KR101398797B1 - Nonvolatile semiconductor memory device and erasure method therefor - Google Patents
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Abstract
본 발명의 비휘발성 반도체 기억 장치는, 메모리 셀 MC의 드레인측을 공통 접속하는 제1 비트선 LBL과, 메모리 셀 트랜지스터 MT의 컨트롤 게이트를 공통 접속하는 워드선 WL과, 제2 비트선 MBL의 전위를 제어하는 열 디코더(12)와, 워드선의 전위를 제어하는 행 디코더(14)와, 제1 비트선과 제2 비트선의 사이에 설치된 제1 트랜지스터로서, 소스가 제1 비트선에 접속되고, 드레인이 제2 비트선을 통하여 열 디코더에 접속된 제1 트랜지스터 SST와, 제1 트랜지스터의 게이트의 전위를 제어하는 제1 제어부(23)를 포함하고, 메모리 셀은 제1 웰(26) 상에 형성되어 있으며, 제1 트랜지스터는 제1 웰과 전기적으로 분리된 제2 웰(74PS) 상에 형성되어 있고, 제1 트랜지스터의 게이트 절연막의 막 두께는, 행 디코더 내에 설치되며, 워드선에 접속된 제2 트랜지스터의 게이트 절연막의 막 두께보다 얇은 것이다.The nonvolatile semiconductor memory device of the present invention includes a first bit line LBL for commonly connecting the drain sides of the memory cells MC, a word line WL for commonly connecting the control gates of the memory cell transistors MT and a second bit line MBL A row decoder 14 for controlling the potential of the word line; a first transistor provided between the first bit line and the second bit line, the source being connected to the first bit line, the drain A first transistor SST connected to the column decoder through the second bit line, and a first control section 23 for controlling the potential of the gate of the first transistor. The memory cell is formed on the first well 26 And the first transistor is formed on the second well 74PS electrically isolated from the first well and the film thickness of the gate insulating film of the first transistor is set in the row decoder, Gate Isolation of 2 Transistors Is thinner than the film thickness of the film.
Description
본 발명은 비휘발성 반도체 기억 장치 및 그 소거 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device and an erasing method therefor.
최근, 선택 트랜지스터와 메모리 셀 트랜지스터를 갖는 메모리 셀이 형성된 비휘발성 반도체 기억 장치가 제안되어 있다.Recently, a nonvolatile semiconductor memory device in which a memory cell having a select transistor and a memory cell transistor is formed is proposed.
이러한 비휘발성 반도체 기억 장치에서는, 비트선, 워드선, 소스선 등을 열 디코더나 행 디코더에 의해 적절하게 선택함으로써, 메모리 셀이 선택되고, 선택된 메모리 셀에 대하여 정보의 판독, 기록, 소거 등이 행해진다. 배경 기술로서는 이하와 같은 것이 있다.In such a nonvolatile semiconductor memory device, a memory cell is selected by appropriately selecting a bit line, a word line, a source line, or the like by a column decoder or a row decoder, and reading, writing, erasing, etc. of information Is done. Background arts are as follows.
그러나, 제안되어 있는 비휘발성 반도체 기억 장치에서는, 충분히 빠른 동작 속도를 얻을 수 없는 경우가 꼭 있었다.However, in the proposed nonvolatile semiconductor memory device, there was a case where a sufficiently fast operation speed could not be obtained.
본 발명의 목적은, 동작 속도가 빠른 비휘발성 반도체 기억 장치 및 그 소거 방법을 제공하는 것에 있다.It is an object of the present invention to provide a nonvolatile semiconductor memory device having a high operating speed and an erasing method therefor.
실시형태의 일 양태에 따르면, 메모리 셀 트랜지스터를 갖는 메모리 셀이 매트릭스형으로 복수 배열된 메모리 셀 어레이와, 동일한 열에 존재하는 복수의 상기 메모리 셀의 드레인측을 공통 접속하는 복수의 제1 비트선과, 동일한 행에 존재하는 복수의 상기 메모리 셀 트랜지스터의 컨트롤 게이트를 공통 접속하는 복수의 워드선과, 복수의 제2 비트선에 접속되어 상기 복수의 제2 비트선의 전위를 제어하는 열 디코더와, 상기 복수의 워드선에 접속되어 상기 복수의 워드선의 전위를 제어하는 행 디코더와, 상기 제1 비트선과 상기 제2 비트선의 사이에 각각 마련된 복수의 제1 트랜지스터로서, 상기 제1 트랜지스터의 소스가 상기 제1 비트선에 전기적으로 접속되고, 상기 제1 트랜지스터의 드레인이 상기 제2 비트선을 개재하여 상기 열 디코더에 전기적으로 접속된 제1 트랜지스터와, 상기 복수의 제1 트랜지스터의 게이트의 전위를 제어하는 제1 제어부를 갖고, 상기 메모리 셀 트랜지스터는 제1 웰 상에 형성되어 있으며, 상기 제1 트랜지스터는 상기 제1 웰과 전기적으로 분리되는 제2 웰 상에 형성되어 있고, 상기 제1 웰에 전압을 인가하는 제1 전압 인가부와, 상기 제2 웰에 전압을 인가하는 제2 전압 인가부를 더 구비하며, 상기 제1 트랜지스터의 게이트 절연막의 막 두께는, 상기 행 디코더 내에 마련되고 상기 워드선에 접속된 제2 트랜지스터의 게이트 절연막의 막 두께보다 얇은 것을 특징으로 하는 비휘발성 반도체 기억 장치가 제공된다.According to an aspect of the embodiment, there is provided a memory cell array including a memory cell array in which a plurality of memory cells having memory cell transistors are arranged in a matrix, a plurality of first bit lines commonly connected to the drain sides of the plurality of memory cells existing in the same column, A plurality of word lines commonly connected to control gates of the plurality of memory cell transistors existing in the same row; a column decoder connected to the plurality of second bit lines to control the potential of the plurality of second bit lines; A plurality of first transistors each connected between a first bit line and a second bit line, each of the first transistors being connected to a word line and controlling a potential of the plurality of word lines; And the drain of the first transistor is electrically connected to the column decoder via the second bit line And a first control section for controlling a potential of a gate of the plurality of first transistors, wherein the memory cell transistor is formed on a first well, and the first transistor is connected to the first well Further comprising a first voltage application unit for applying a voltage to the first well and a second voltage application unit for applying a voltage to the second well, the second voltage application unit being formed on a second well electrically separated from the first well, The film thickness of the gate insulating film of one transistor is thinner than the film thickness of the gate insulating film of the second transistor provided in the row decoder and connected to the word line.
실시형태의 다른 양태에 따르면, 메모리 셀 트랜지스터를 갖는 메모리 셀이 매트릭스형으로 복수 배열된 메모리 셀 어레이와, 동일한 열에 존재하는 복수의 상기 메모리 셀의 드레인측을 공통 접속하는 복수의 제1 비트선과, 동일한 행에 존재하는 복수의 상기 메모리 셀 트랜지스터의 컨트롤 게이트를 공통 접속하는 복수의 워드선과, 복수의 제2 비트선에 접속되어 상기 복수의 제2 비트선의 전위를 제어하는 열 디코더와, 상기 복수의 워드선에 접속되어 상기 복수의 워드선의 전위를 제어하는 행 디코더와, 상기 제1 비트선과 상기 제2 비트선의 사이에 각각 마련된 복수의 제1 트랜지스터로서, 상기 제1 트랜지스터의 소스가 상기 제1 비트선에 전기적으로 접속되고, 상기 제1 트랜지스터의 드레인이 상기 제2 비트선을 개재하여 상기 열 디코더에 전기적으로 접속된 제1 트랜지스터와, 상기 복수의 제1 트랜지스터의 게이트의 전위를 제어하는 제1 제어부를 갖고, 상기 메모리 셀 트랜지스터는 제1 웰 상에 형성되어 있으며, 상기 제1 트랜지스터는 상기 제1 웰과 전기적으로 분리된 제2 웰 상에 형성되어 있고, 상기 제1 트랜지스터의 게이트 절연막의 막 두께는, 상기 행 디코더 내에 마련되고, 상기 워드선에 접속된 제2 트랜지스터의 게이트 절연막의 막 두께보다 얇은 비휘발성 반도체 기억 장치의 소거 방법으로서, 상기 제1 웰을 제1 전위로 설정하고, 상기 제1 트랜지스터의 게이트 전극을 상기 제1 전위보다 낮은 제2 전위 또는 플로팅으로 설정하며, 상기 제2 웰을 상기 제1 전위보다 낮은 제3 전위로 설정하면서 상기 메모리 셀에 기록된 정보를 소거하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 반도체 기억 장치의 소거 방법이 제공된다.According to another aspect of the embodiment, there is provided a semiconductor memory device including a memory cell array in which a plurality of memory cells having memory cell transistors are arranged in a matrix, a plurality of first bit lines commonly connecting the drain sides of the plurality of memory cells existing in the same column, A plurality of word lines commonly connected to control gates of the plurality of memory cell transistors existing in the same row; a column decoder connected to the plurality of second bit lines to control the potential of the plurality of second bit lines; A plurality of first transistors each connected between a first bit line and a second bit line, each of the first transistors being connected to a word line and controlling a potential of the plurality of word lines; And a drain of the first transistor is electrically connected to the column decoder via the second bit line, And a first control section for controlling a potential of a gate of the plurality of first transistors, wherein the memory cell transistor is formed on a first well, the first transistor is connected to the first well, And the gate electrode of the first transistor is formed in a second well electrically isolated from the gate electrode of the second transistor, A method for erasing a nonvolatile semiconductor memory device, the method comprising: setting the first well to a first potential, setting a gate electrode of the first transistor to a second potential or floating lower than the first potential, And erasing the information recorded in the memory cell while setting the third potential lower than the first potential. An erase method is provided.
본원에 개시된 비휘발성 반도체 기억 장치 및 그 소거 방법에 따르면, 제1 웰과 제2 웰이 전기적으로 분리되어 있고, 제2 웰 상에 제1 트랜지스터가 형성되어 있다. 이 때문에, 메모리 셀 트랜지스터에 기록된 정보를 소거할 때에, 제1 웰에 인가되는 전압과 상이한 전압을 제2 웰에 인가하는 것이 가능하다. 이 때문에, 정보를 소거할 때에 제1 웰에 비교적 큰 전압이 인가된 경우라도 제1 트랜지스터에 가해지는 전압을 비교적 작게 하는 것이 가능해진다. 이 때문에, 제1 트랜지스터로서 저전압 트랜지스터를 이용한 경우라도, 소거 시에 제1 트랜지스터 섹터에 있어서 파괴가 생기는 것을 방지할 수 있다. 제1 트랜지스터로서 저전압 트랜지스터를 이용하는 것이 가능하기 때문에, 메모리 셀 트랜지스터에 기록된 정보를 판독할 때에, 충분히 큰 판독 전류가 얻어진다. 이 때문에, 메모리 셀 트랜지스터에 기록되어 있는 정보를 고속으로 판정하는 것이 가능해지고, 나아가서는 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록되어 있는 정보를 고속으로 판독하는 것이 가능해진다.According to the nonvolatile semiconductor memory device and the erase method thereof disclosed in the present application, the first well and the second well are electrically separated from each other, and the first transistor is formed on the second well. Therefore, when erasing information recorded in the memory cell transistor, it is possible to apply a voltage different from the voltage applied to the first well to the second well. Therefore, even when a relatively large voltage is applied to the first well when information is erased, the voltage applied to the first transistor can be made relatively small. Therefore, even when a low-voltage transistor is used as the first transistor, destruction of the first transistor sector can be prevented at the time of erasing. Since it is possible to use a low-voltage transistor as the first transistor, a sufficiently large read current can be obtained when reading the information recorded in the memory cell transistor. Therefore, the information recorded in the memory cell transistor can be judged at a high speed, and further, the information recorded in the memory cell transistor MT can be read at a high speed.
도 1은 제1 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치를 나타내는 회로도이다.
도 2는 제1 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 단면도이다.
도 3은 제1 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 메모리 셀 어레이를 나타내는 평면도이다.
도 4는 도 3의 A-A'를 따라 취한 단면도이다.
도 5는 도 3의 B-B'를 따라 취한 단면도이다.
도 6은 제1 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 각각의 구성 요소에 사용되고 있는 트랜지스터의 종별, 트랜지스터의 내압 및 트랜지스터의 게이트 절연막의 막 두께를 나타내는 도면이다.
도 7은 제1 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 판독 방법, 기록 방법 및 소거 방법을 나타내는 도면이다.
도 8은 제1 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 소거 방법을 나타내는 타임 차트이다.
도 9는 제1 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 소거 방법을 나타내는 단면도이다.
도 10은 제1 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(그 1)이다.
도 11은 제1 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(그 2)이다.
도 12는 제1 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(그 3)이다.
도 13은 제1 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(그 4)이다.
도 14는 제1 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(그 5)이다.
도 15는 제1 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(그 6)이다.
도 16은 제1 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(그 7)이다.
도 17은 제1 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(그 8)이다.
도 18은 제1 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(그 9)이다.
도 19는 제1 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(그 10)이다.
도 20은 제1 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(그 11)이다.
도 21은 제1 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(그 12)이다.
도 22는 제1 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(그 13)이다.
도 23은 제1 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(그 14)이다.
도 24는 제1 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(그 15)이다.
도 25는 제1 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(그 16)이다.
도 26은 제1 실시형태의 변형예에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치를 나타내는 단면도이다.
도 27은 제2 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치를 나타내는 회로도이다.
도 28은 제2 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 단면도이다.
도 29는 제2 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 메모리 셀 어레이를 나타내는 평면도이다.
도 30은 도 29의 C-C'를 따라 취한 단면도이다.
도 31은 도 29의 D-D'를 따라 취한 단면도이다.
도 32는 도 29의 E-E'를 따라 취한 단면도이다.
도 33은 제2 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 각각의 구성 요소에 사용되고 있는 트랜지스터의 종별, 트랜지스터의 내압 및 트랜지스터의 게이트 절연막의 막 두께를 나타내는 도면이다.
도 34는 제2 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 판독 방법, 기록 방법 및 소거 방법을 나타내는 도면이다.
도 35는 제2 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 소거 방법을 나타내는 타임 차트이다.
도 36은 제2 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 소거 방법을 나타내는 단면도이다.
도 37은 제2 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(그 1)이다.
도 38은 제2 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(그 2)이다.
도 39는 제2 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(그 3)이다.
도 40은 제2 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(그 4)이다.
도 41은 제2 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(그 5)이다.
도 42는 제2 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(그 6)이다.
도 43은 제2 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(그 7)이다.
도 44는 제2 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(그 8)이다.
도 45는 제2 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(그 9)이다.
도 46은 제2 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(그 10)이다.
도 47은 제2 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(그 11)이다.
도 48은 제2 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(그 12)이다.
도 49는 제2 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(그 13)이다.
도 50은 제2 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(그 14)이다.
도 51은 제2 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(그 15)이다.
도 52는 제2 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(그 16)이다.
도 53은 제2 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(그 17)이다.
도 54는 제2 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(그 18)이다.
도 55는 제2 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(그 19)이다.
도 56은 제3 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치를 나타내는 회로도이다.
도 57은 제3 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치를 나타내는 단면도이다.
도 58은 제3 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 각각의 구성 요소에 사용되고 있는 트랜지스터의 종별, 트랜지스터의 내압 및 트랜지스터의 게이트 절연막의 막 두께를 나타내는 도면이다.
도 59는 제3 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 판독 방법, 기록 방법 및 소거 방법을 나타내는 도면이다.
도 60은 제3 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 소거 방법을 나타내는 단면도이다.
도 61은 제4 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치를 나타내는 회로도이다.
도 62는 제4 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치를 나타내는 단면도이다.
도 63은 제4 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 각각의 구성 요소에 사용되고 있는 트랜지스터의 종별, 트랜지스터의 내압 및 트랜지스터의 게이트 절연막의 막 두께를 나타내는 도면이다.
도 64는 제4 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 판독 방법, 기록 방법 및 소거 방법을 나타내는 도면이다.
도 65는 제4 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 소거 방법을 나타내는 단면도이다.
도 66은 제4 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(그 1)이다.
도 67은 제4 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(그 2)이다.
도 68은 제4 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(그 3)이다.
도 69는 제4 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(그 4)이다.
도 70은 제4 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(그 5)이다.
도 71은 제4 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(그 6)이다.
도 72는 제4 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(그 7)이다.
도 73은 제4 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(그 8)이다.
도 74는 제4 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(그 9)이다.
도 75는 제4 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(그 10)이다.
도 76은 제4 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(그 11)이다.
도 77은 제4 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(그 12)이다.
도 78은 제4 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(그 13)이다.
도 79는 참고예에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치를 나타내는 회로도이다.
도 80은 참고예에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치를 나타내는 단면도이다.1 is a circuit diagram showing a nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment.
2 is a cross-sectional view of the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment.
3 is a plan view showing a memory cell array of the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment.
4 is a cross-sectional view taken along line A-A 'in Fig. 3;
5 is a cross-sectional view taken along line B-B 'in Fig.
6 is a diagram showing the type of the transistor used in each component of the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment, the breakdown voltage of the transistor, and the film thickness of the gate insulating film of the transistor.
7 is a diagram showing a reading method, a recording method and an erasing method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment.
8 is a time chart showing the erasing method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment.
9 is a cross-sectional view showing the erasing method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment.
10 is a process sectional view (No. 1) showing a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment.
11 is a process sectional view (No. 2) showing a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment.
12 is a process sectional view (part 3) showing a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment.
13 is a process sectional view (No. 4) showing a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment.
14 is a process sectional view (No. 5) showing a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment.
15 is a process sectional view (No. 6) showing a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment.
16 is a process sectional view (No. 7) showing a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment.
17 is a process sectional view (No. 8) showing a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment.
18 is a process sectional view (No. 9) showing a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment.
19 is a process sectional view (No. 10) showing a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment.
20 is a process sectional view (No. 11) showing a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment.
21 is a process sectional view (No. 12) showing a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment.
22 is a process sectional view (No. 13) showing a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment;
23 is a process sectional view (No. 14) showing a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment.
24 is a process sectional view (No. 15) showing a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment.
25 is a process sectional view (No. 16) showing a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment.
26 is a cross-sectional view showing a nonvolatile semiconductor memory device according to a modification of the first embodiment.
27 is a circuit diagram showing a nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment.
28 is a cross-sectional view of a nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment.
29 is a plan view showing a memory cell array of a nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment.
30 is a cross-sectional view taken along line C-C 'in Fig.
31 is a cross-sectional view taken along line D-D 'in Fig.
32 is a cross-sectional view taken along line E-E 'in Fig.
33 is a diagram showing the type of the transistor used in each component of the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment, the breakdown voltage of the transistor, and the film thickness of the gate insulating film of the transistor.
34 is a diagram showing a reading method, a recording method and an erasing method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment.
35 is a time chart showing the erasing method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment.
36 is a cross-sectional view showing the erasing method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment.
37 is a process sectional view (No. 1) showing a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment.
38 is a process sectional view (part 2) showing a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment.
39 is a process sectional view (part 3) showing a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment.
40 is a process sectional view (part 4) showing a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment.
41 is a process sectional view (No. 5) showing a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment.
42 is a process sectional view (No. 6) showing a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment.
FIG. 43 is a process sectional view (part 7) showing a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment. FIG.
44 is a process sectional view (No. 8) showing a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment.
45 is a process sectional view (No. 9) showing a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment.
46 is a process sectional view (No. 10) showing a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment.
47 is a process sectional view (No. 11) showing a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment.
48 is a process sectional view (No. 12) showing a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment.
FIG. 49 is a process sectional view (No. 13) showing a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment. FIG.
FIG. 50 is a process sectional view (No. 14) showing a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment. FIG.
51 is a process sectional view (No. 15) showing a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment.
52 is a process sectional view (No. 16) showing a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment.
53 is a process sectional view (No. 17) showing a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment.
54 is a process sectional view (part 18) showing a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment.
55 is a process sectional view (No. 19) showing a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment.
56 is a circuit diagram showing a nonvolatile semiconductor memory device according to the third embodiment.
57 is a cross-sectional view showing a nonvolatile semiconductor memory device according to the third embodiment.
58 is a diagram showing the type of the transistor used in each constituent element of the nonvolatile semiconductor memory device according to the third embodiment, the breakdown voltage of the transistor, and the film thickness of the gate insulating film of the transistor.
59 is a diagram showing a reading method, a recording method and an erasing method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the third embodiment.
60 is a cross-sectional view showing the erasing method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the third embodiment.
61 is a circuit diagram showing a nonvolatile semiconductor memory device according to the fourth embodiment.
62 is a cross-sectional view showing a nonvolatile semiconductor memory device according to the fourth embodiment.
63 is a diagram showing the type of the transistor used in each constituent element of the nonvolatile semiconductor memory device according to the fourth embodiment, the breakdown voltage of the transistor, and the film thickness of the gate insulating film of the transistor.
Fig. 64 is a diagram showing a reading method, a recording method and an erasing method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the fourth embodiment.
65 is a cross-sectional view showing the erasing method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the fourth embodiment.
FIG. 66 is a process sectional view (No. 1) showing a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the fourth embodiment. FIG.
FIG. 67 is a process sectional view (part 2) showing a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the fourth embodiment. FIG.
68 is a process sectional view (part 3) showing a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the fourth embodiment;
69 is a process sectional view (part 4) showing a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the fourth embodiment;
70 is a process sectional view (No. 5) showing a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the fourth embodiment.
71 is a process sectional view (No. 6) showing a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the fourth embodiment;
FIG. 72 is a process sectional view (part 7) showing a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the fourth embodiment. FIG.
73 is a process sectional view (No. 8) showing a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the fourth embodiment;
74 is a process sectional view (No. 9) showing a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the fourth embodiment;
75 is a process sectional view (No. 10) showing a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the fourth embodiment;
76 is a process sectional view (No. 11) showing a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the fourth embodiment;
77 is a process sectional view (No. 12) showing a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the fourth embodiment;
78 is a process sectional view (No. 13) showing a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the fourth embodiment;
79 is a circuit diagram showing a nonvolatile semiconductor memory device according to a reference example.
80 is a cross-sectional view showing a nonvolatile semiconductor memory device according to a reference example.
도 79는 참고예에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치를 나타내는 회로도이다. 도 80은 참고예에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치를 나타내는 단면도이다.79 is a circuit diagram showing a nonvolatile semiconductor memory device according to a reference example. 80 is a cross-sectional view showing a nonvolatile semiconductor memory device according to a reference example.
도 79에 나타내는 바와 같이, 참고예에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치는, 메모리 셀 트랜지스터 MT를 갖는 복수의 메모리 셀 MC를 갖고 있다. 매트릭스형으로 배열된 복수 메모리 셀 MC에 의해 메모리 셀 어레이가 형성되어 있다. 메모리 셀 어레이는 복수의 섹터 SCT로 분할되어 있다.As shown in Fig. 79, the nonvolatile semiconductor memory device according to the reference example has a plurality of memory cells MC having memory cell transistors MT. A plurality of memory cells MC arranged in a matrix form form a memory cell array. The memory cell array is divided into a plurality of sector SCTs.
동일한 열에 존재하는 복수의 메모리 셀 트랜지스터 MT의 드레인은, 로컬 비트선 LBL에 의해 공통 접속되어 있다. 동일한 행에 존재하는 복수의 메모리 셀 트랜지스터 MT의 컨트롤 게이트는 워드선 WL에 의해 공통 접속되어 있다. 복수의 메모리 셀 트랜지스터 MT의 소스는 각각 소스선에 전기적으로 접속되어 있다.The drains of the plurality of memory cell transistors MT existing in the same column are commonly connected by a local bit line LBL. The control gates of the plurality of memory cell transistors MT existing in the same row are commonly connected by the word lines WL. The sources of the plurality of memory cell transistors MT are electrically connected to the source lines, respectively.
각각의 섹터 SCT에는, 복수의 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST가 마련되어 있다. 동일한 열에 존재하는 복수의 메모리 셀 트랜지스터 MT의 드레인을 공통 접속하는 로컬 비트선 LBL은 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 소스에 각각 접속되어 있다. 동일한 열에 존재하는 복수의 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 드레인은 메인 비트선 MBL에 의해 공통 접속되어 있다. 로컬 비트선 LBL은 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST를 개재하여 메인 비트선 MBL에 접속되어 있다. 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 게이트는 섹터 셀렉트선 SSL에 의해 공통 접속되어 있다.In each sector SCT, a plurality of sector select transistors SST are provided. The local bit lines LBL for commonly connecting the drains of the plurality of memory cell transistors MT existing in the same column are connected to the sources of the sector select transistors SST, respectively. The drains of the plurality of sector select transistors SST existing in the same column are commonly connected by the main bit line MBL. The local bit line LBL is connected to the main bit line MBL via the sector select transistor SST. The gates of the sector select transistors SST are commonly connected by a sector select line SSL.
섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 드레인을 공통 접속하는 복수의 메인 비트선 MBL은 열 디코더(212)에 접속되어 있다. 열 디코더(212)에는 메인 비트선 MBL에 흐르는 전류를 검출하기 위한 센스 앰프(213)가 접속되어 있다. 메모리 셀 트랜지스터 MT의 컨트롤 게이트를 공통 접속하는 복수의 워드선 WL은 행 디코더(214)에 접속되어 있다. 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 게이트를 공통 접속하는 복수의 섹터 셀렉트선 SSL은 제어 회로(223)에 접속되어 있다.A plurality of main bit lines MBL for commonly connecting the drains of the sector select transistors SST are connected to the
도 80에 나타내는 바와 같이, 반도체 기판(220)에는 소자 영역을 확정하는 소자 분리 영역(222)이 형성되어 있다. 메모리 셀 어레이 영역(202)에는 반도체 기판(220) 내에 형성된 N형 웰(N형의 확산층)(224)과, N형 웰(224) 내에 형성된 P형 웰(226)이 형성되어 있다. 도 79에 나타내는 바와 같이, P형 웰(226)은 배선을 개재하여 제1 전압 인가 회로(215)에 접속되어 있다.80, an
P형 웰(226) 상에는, 터널 절연막(228a)을 개재하여 플로팅 게이트(230a)가 형성되어 있다. 플로팅 게이트(230a) 상에는, 절연막(232a)을 개재하여 컨트롤 게이트(234a)가 형성되어 있다. 플로팅 게이트(230a)와 컨트롤 게이트(234a)를 갖는 적층체의 양측의 반도체 기판(220) 내에는, 소스/드레인 확산층(236a, 236c)이 형성되어 있다. 이렇게 해서, 플로팅 게이트(230a)와 컨트롤 게이트(234a)와 소스/드레인 확산층(236a, 236c)을 갖는 메모리 셀 트랜지스터 MT가 형성되어 있다. 메모리 셀 트랜지스터 MT의 소스 확산층(236)은 소스선 SL에 접속되어 있다.On the P-
섹터 셀렉트 트랜지스터가 형성되는 영역(207)에 있어서의 반도체 기판(220) 내에는 P형 웰(274P)이 형성되어 있다. P형 웰(274P) 상에는 게이트 절연막(276)을 개재하여 게이트 전극(234d)이 형성되어 있다. 게이트 전극(234d)의 양측의 반도체 기판(220) 내에는 소스/드레인 확산층(304)이 형성되어 있다. 이렇게 해서, 게이트 전극(234d)과 소스/드레인 확산층(304)을 갖는 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST가 형성되어 있다. 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 소스 확산층(304)은 로컬 비트선 LBL을 개재하여 메모리 셀 트랜지스터 MT의 드레인 확산층(236c)에 접속되어 있다.A P-
열 디코더가 형성되는 영역(217)에 있어서의 반도체 기판(220) 내에는 P형 웰(274P)이 형성되어 있다. P형 웰(274P) 상에는 게이트 절연막(278)을 개재하여 게이트 전극(234d)이 형성되어 있다. 게이트 전극(278)의 양측의 반도체 기판(220) 내에는 소스/드레인 확산층(304)이 형성되어 있다. 이렇게 해서, 게이트 전극(234d)과 소스/드레인 확산층(304)을 갖는 NMOS 트랜지스터(312)가 형성되어 있다.A P-
NMOS 트랜지스터(312)의 소스 확산층(304)은 메인 비트선 MBL을 개재하여 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 드레인 확산층(304)에 접속되어 있다. NMOS 트랜지스터(312)의 드레인 확산층(304)은 열 디코더의 내부 회로에 접속되어 있다.The
메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 소거할 때에는 메인 비트선 MBL의 전위를 플로팅으로 한다. 또한, 섹터 선택선 SSL의 전위를 0 V로 한다.When the information recorded in the memory cell transistor MT is erased, the potential of the main bit line MBL is made floating. Further, the potential of the sector selection line SSL is set to 0V.
다음에, 전압 인가 회로(215)에 의해, P형 웰(226)의 전위를 예를 들어 9 V로 설정한다.Next, the
다음에, 소거의 대상이 되는 제1 섹터 SCT1 내의 메모리 셀 MC에 접속된 워드선 WL11, WL12의 전위를, 예를 들어 -9 V로 한다. 한편, 소거의 대상이 아닌 제2 섹터 SCT2 내의 메모리 셀 MC에 접속된 워드선 WL21, WL22의 전위를, 예를 들어 플로팅으로 한다.Next, the potentials of the word lines WL11 and WL12 connected to the memory cells MC in the first sector SCT1 to be erased are set to -9 V, for example. On the other hand, the potentials of the word lines WL21 and WL22 connected to the memory cells MC in the second sector SCT2 that are not to be erased are made floating, for example.
워드선 WL11, WL12의 전위를 예를 들어 -9 V로 설정하면, 메모리 셀 트랜지스터 MT의 플로팅 게이트(230a)로부터 전하가 방출된다. 이에 따라, 메모리 셀 트랜지스터 MT의 플로팅 게이트(230a)에 전하가 축적되어 있지 않은 상태가 되고, 메모리 셀 트랜지스터 MT의 정보가 소거되게 된다.When the potential of the word lines WL11 and WL12 is set to, for example, -9 V, charges are discharged from the floating
이와 같이, 참고예에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치에서는, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 소거할 때에는, P형 웰(226)에 예를 들어 9 V 정도의 비교적 높은 전압이 인가된다. P형 웰(226)에 인가되는 전압은, 로컬 비트선 LBL을 개재하여 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 소스 확산층(304)에 인가된다. 이 때문에, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 소거할 때에는 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST에 비교적 큰 전압이 인가되게 된다. 이 때문에, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST로서는, 비교적 내압이 높은 고내압 트랜지스터가 이용된다.Thus, in the nonvolatile semiconductor memory device according to the reference example, when erasing information recorded in the memory cell transistor MT, a relatively high voltage of, for example, about 9 V is applied to the P-
그러나, 고내압 트랜지스터는 저전압 트랜지스터와 비교하여 구동 전류가 비교적 작다. 이 때문에, 참고예에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치와 같이, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST로서 고내압 트랜지스터를 이용한 경우에는, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 판독할 때에 충분히 큰 판독 전류가 얻어지지 않는다. 이 때문에, 참고예에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치에서는, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록되어 있는 정보를 고속으로 판정하는 것이 곤란하고, 따라서 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록되어 있는 정보를 고속으로 판독하는 것은 곤란하다.However, the high breakdown voltage transistor has a relatively small driving current as compared with the low voltage transistor. Therefore, when a high breakdown voltage transistor is used as the sector select transistor SST like the nonvolatile semiconductor memory device according to the reference example, a sufficiently large read current can not be obtained when reading information recorded in the memory cell transistor MT. For this reason, in the nonvolatile semiconductor memory device according to the reference example, it is difficult to determine the information recorded in the memory cell transistor MT at a high speed, and therefore it is difficult to read the information recorded in the memory cell transistor MT at a high speed .
[제1 실시형태][First Embodiment]
제1 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치 및 그 판독 방법, 기록 방법, 소거 방법, 및 그 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 도 1 내지 도 25를 이용하여 설명한다.A nonvolatile semiconductor memory device, a reading method, a recording method, an erasing method, and a method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 25. FIG.
(비휘발성 반도체 기억 장치)(Nonvolatile semiconductor memory device)
우선, 본 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치에 관해서 도 1 및 도 2를 이용하여 설명한다. 도 1은 본 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치를 나타내는 회로도이다. 도 2는 본 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 단면도이다.First, a nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment will be described with reference to Figs. 1 and 2. Fig. 1 is a circuit diagram showing a nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment. 2 is a cross-sectional view of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment.
도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치는, 메모리 셀 트랜지스터 MT를 갖는 복수의 메모리 셀 MC를 갖고 있다. 복수의 메모리 셀 MC는 매트릭스형으로 배열되어 있다. 매트릭스형으로 배열된 복수 메모리 셀 MC에 의해 메모리 셀 어레이가 형성되어 있다. 메모리 셀 어레이는 복수의 섹터 SCT로 분할되어 있다.As shown in Fig. 1, the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment has a plurality of memory cells MC having memory cell transistors MT. A plurality of memory cells MC are arranged in a matrix. A plurality of memory cells MC arranged in a matrix form form a memory cell array. The memory cell array is divided into a plurality of sector SCTs.
또한, 도 1에 있어서는, 복수의 섹터 SCT 중의 제1 섹터 SCT1와 제2 섹터 SCT2가 도시되어 있다.1, a first sector SCT1 and a second sector SCT2 of a plurality of sectors SCT are shown.
동일한 열에 존재하는 복수의 메모리 셀 트랜지스터 MT의 드레인은 로컬 비트선(제1 비트선) LBL에 의해 공통 접속되어 있다.The drains of the plurality of memory cell transistors MT existing in the same column are commonly connected by a local bit line (first bit line) LBL.
동일한 행에 존재하는 복수의 메모리 셀 트랜지스터 MT의 컨트롤 게이트는 워드선 WL에 의해 공통 접속되어 있다.The control gates of the plurality of memory cell transistors MT existing in the same row are commonly connected by the word lines WL.
또한, 도 1에 있어서는, 복수의 워드선 WL 중의 워드선 WL11, WL12, WL21, WL22이 도시되어 있다.1, word lines WL11, WL12, WL21, and WL22 among a plurality of word lines WL are shown.
워드선 WL11은, 제1 섹터 SCT1의 제1행째에 존재하는 복수의 메모리 셀 트랜지스터 MT의 컨트롤 게이트를 공통 접속하는 것이다. 워드선 WL12은 제1 섹터 SCT1의 제2행째에 존재하는 복수의 메모리 셀 트랜지스터 MT의 컨트롤 게이트를 공통 접속하는 것이다. 워드선 WL21은 제2 섹터 SCT2의 제1행째에 존재하는 복수의 메모리 셀 트랜지스터 MT의 컨트롤 게이트를 공통 접속하는 것이다. 워드선 WL22는 제2 섹터 SCT2의 제2행째에 존재하는 복수의 메모리 셀 트랜지스터 MT의 컨트롤 게이트를 공통 접속하는 것이다.The word line WL11 commonly connects the control gates of the plurality of memory cell transistors MT existing in the first row of the first sector SCT1. The word line WL12 connects the control gates of the plurality of memory cell transistors MT existing in the second row of the first sector SCT1 in common. The word line WL21 connects the control gates of the plurality of memory cell transistors MT existing in the first row of the second sector SCT2 in common. The word line WL22 connects the control gates of the plurality of memory cell transistors MT existing in the second row of the second sector SCT2 in common.
복수의 메모리 셀 트랜지스터 MT의 소스는, 각각 소스선 SL에 전기적으로 접속되어 있다.The sources of the plurality of memory cell transistors MT are electrically connected to the source lines SL, respectively.
각각의 섹터에는 복수의 섹터 셀렉트 트랜지스터(섹터 선택 트랜지스터) SST가 마련되어 있다. 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST로서는, 정격 전압이나 내압이 비교적 낮은 저전압 트랜지스터(저내압 트랜지스터)가 이용되고 있다.Each of the sectors is provided with a plurality of sector select transistors (sector select transistors) SST. As the sector select transistor SST, a low-voltage transistor (low-breakdown-voltage transistor) having a relatively low rated voltage and withstand voltage is used.
도 6은, 각각의 구성 요소에 사용되고 있는 트랜지스터의 종별, 트랜지스터의 내압 및 트랜지스터의 게이트 절연막의 막 두께를 나타내는 도면이다.Fig. 6 is a diagram showing the type of transistors used in each component, the breakdown voltage of the transistors, and the film thickness of the gate insulating film of the transistor.
도 6에 나타내는 바와 같이, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST로서는, 정격 전압이 예를 들어 5 V인 저전압 트랜지스터(5 VTr)가 이용되고 있다. 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 내압은, 예를 들어 8 V 정도이다. 또한, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 게이트 절연막(78)(도 25 참조)의 막 두께는, 예를 들어 11 ㎚ 정도이다.As shown in FIG. 6, a low-voltage transistor 5 VTr having a rated voltage of, for example, 5 V is used as the sector select transistor SST. The breakdown voltage of the sector select transistor SST is, for example, about 8V. The film thickness of the gate insulating film 78 (see FIG. 25) of the sector select transistor SST is, for example, about 11 nm.
저전압 트랜지스터(저내압 트랜지스터)는, 고내압 트랜지스터(고전압 트랜지스터)와 비교하여, 게이트 길이가 짧고, 게이트 절연막의 막 두께가 얇으며, 구동 전류가 크다. 본 실시형태에서는, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST로서 저전압 트랜지스터가 이용되고 있기 때문에, 큰 판독 전류를 얻을 수 있다. 따라서, 큰 판독 전류를 얻을 수 있기 때문에, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 고속으로 판정하는 것이 가능해지고, 따라서 고속인 판독을 실현하는 것이 가능하다.The low-voltage transistor (low-voltage transistor) is shorter in gate length, thinner in film thickness, and larger in driving current than a high-breakdown-voltage transistor (high-voltage transistor). In the present embodiment, since a low-voltage transistor is used as the sector select transistor SST, a large read current can be obtained. Therefore, since a large read current can be obtained, information recorded in the memory cell transistor MT can be judged at a high speed, and therefore it is possible to realize high-speed reading.
동일한 열에 존재하는 복수의 메모리 셀 트랜지스터 MT의 드레인을 공통 접속하는 로컬 비트선 LBL은, 섹터 셀렉트 트랜지스터(섹터 선택 트랜지스터) SST의 소스에 각각 접속되어 있다.The local bit lines LBL for commonly connecting the drains of the plurality of memory cell transistors MT existing in the same column are connected to the sources of the sector select transistors (sector select transistors) SST, respectively.
동일한 열에 존재하는 복수의 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 드레인은, 메인 비트선(제2 비트선, 글로벌 비트선) MBL에 의해 공통 접속되어 있다.The drains of the plurality of sector select transistors SST existing in the same column are commonly connected by a main bit line (second bit line, global bit line) MBL.
또한, 도 1에 있어서는, 복수의 메인 비트선 MBL 중의 메인 비트선 MBL1, MBL2이 도시되어 있다. 로컬 비트선 LBL은 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST를 개재하여 메인 비트선 MBL에 접속되어 있다.1, main bit lines MBL1 and MBL2 in a plurality of main bit lines MBL are shown. The local bit line LBL is connected to the main bit line MBL via the sector select transistor SST.
섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 게이트는 섹터 셀렉트선(섹터 선택선) SSL에 의해 공통 접속되어 있다.The gates of the sector select transistors SST are commonly connected by a sector select line (sector select line) SSL.
또한, 도 1에 있어서는, 복수의 섹터 셀렉트선 SSL 중의 섹터 셀렉트선 SSL11, SSL12, SSL21, SSL22을 도시하고 있다.1, sector select lines SSL11, SSL12, SSL21, and SSL22 of a plurality of sector select lines SSL are shown.
섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 드레인을 공통 접속하는 복수의 메인 비트선 MBL은, 열 디코더(12)에 접속되어 있다. 열 디코더(12)는 복수의 메인 비트선 MBL의 전위를 각각 제어하는 것이다. 열 디코더(12)는 비교적 낮은 전압으로 동작하는 저전압 회로에 의해 형성되어 있다. 저전압 회로는 내압이 비교적 낮은 한편, 고속으로 동작할 수 있는 회로이다.A plurality of main bit lines MBL for commonly connecting the drains of the sector select transistors SST are connected to the
열 디코더(12)의 저전압 회로에는 저전압 트랜지스터(저내압 트랜지스터)(112N, 112P)(도 25 참조)가 이용되고 있다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 열 디코더(12)에는, 정격 전압이 예를 들어 5 V인 저전압 트랜지스터(5 VTr)가 이용되고 있다. 열 디코더(12)에 이용되고 있는 저전압 트랜지스터(112N, 112P)의 내압은, 예를 들어 8 V 정도이다. 또한, 열 디코더(12)에 이용되고 있는 저전압 트랜지스터(112N, 112P)의 게이트 절연막(78)(도 25 참조)의 막 두께는, 예를 들어 11 ㎚ 정도이다. 열 디코더(12)에 저전압 트랜지스터(112N, 112P)를 이용하고 있는 것은, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 고속으로 판독하는 것을 가능하게 하기 때문이다. Low-voltage transistors (low-voltage transistors) 112N and 112P (see Fig. 25) are used for the low-voltage circuit of the
열 디코더(12)에는 메인 비트선 MBL에 흐르는 전류를 검출하기 위한 센스 앰프(13)가 접속되어 있다.The
센스 앰프(13)에는 저전압 트랜지스터(112N, 112P)(도 25 참조)가 이용되고 있다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 센스 앰프(13)에는, 정격 전압이 5 V인 저전압 트랜지스터(5 VTr)가 이용되고 있다. 센스 앰프(13)에 이용되고 있는 저전압 트랜지스터의 내압은, 예를 들어 8 V 정도이다. 또한, 센스 앰프(13)에 이용되고 있는 저전압 트랜지스터(112N, 112P)의 게이트 절연막(78)(도 25 참조)의 막 두께는, 예를 들어 11 ㎚ 정도이다. 센스 앰프(13)에 저전압 트랜지스터(112N, 112P)가 이용되고 있기 때문에, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 고속으로 판정할 수 있고, 나아가서는, 고속 판독을 실현하는 것이 가능하다.The
메모리 셀 트랜지스터 MT의 컨트롤 게이트(34a)를 공통 접속하는 복수의 워드선 WL은, 행 디코더(14)에 접속되어 있다. 행 디코더(14)는 복수의 워드선 WL의 전위를 각각 제어하는 것이다. 행 디코더(14)는 고전압 회로(고내압 회로)에 의해 형성되어 있다. 고전압 회로는 동작 속도가 비교적 느린 한편, 내압이 비교적 높은 회로이다. 행 디코더(14)의 고전압 회로에는 고전압 트랜지스터(고내압 트랜지스터)(110N, 110P)(도 2, 도 25 참조)가 이용되고 있다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 행 디코더(14)에는 정격 전압이 예를 들어 10 V인 고내압 트랜지스터(10 VTr)가 이용되고 있다. 행 디코더(14)에 이용되고 있는 고내압 트랜지스터(110N, 110P)의 내압은, 예를 들어 12 V 정도이다. 또한, 행 디코더(14)에 이용되고 있는 고내압 트랜지스터(110N, 110P)의 게이트 절연막(76)의 막 두께는, 예를 들어 16 ㎚ 정도이다.A plurality of word lines WL connected in common to the
또한, 행 디코더(14)에 고내압 트랜지스터(110N, 110P)를 이용하고 있는 것은, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 정보를 기록할 때나, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 소거할 때에, 워드선 WL에 고전압을 인가하기 때문이다.The reason why the high
섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 게이트를 공통 접속하는 복수의 섹터 셀렉트선 SSL은 제어 회로(제어부)(23)에 접속되어 있다. 제어 회로(23)는 복수의 섹터 셀렉트선 SSL의 전위를 각각 제어하는 것이다. 제어 회로(23)는 비교적 낮은 전압으로 동작하는 저전압 회로에 의해 형성되어 있다.A plurality of sector select lines SSL for commonly connecting the gates of the sector select transistors SST are connected to a control circuit (control section) The
제어 회로(23)에는 저전압 회로가 이용되고 있다. 제어 회로(23)의 저전압 회로에는, 저전압 트랜지스터(저내압 트랜지스터)(112N, 112P)(도 25 참조)가 이용되고 있다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 제어 회로(23)에는, 정격 전압이 예를 들어 5 V인 저전압 트랜지스터(5 VTr)가 이용되고 있다. 제어 회로(23)에 이용되고 있는 저전압 트랜지스터(112N, 112P)의 내압은, 예를 들어 8 V 정도이다. 또한, 제어 회로(23)에 이용되고 있는 저전압 트랜지스터(112N, 112P)의 게이트 절연막(78)의 막 두께는, 예를 들어 11 ㎚ 정도이다. 제어 회로(23)에 저전압 트랜지스터(112N, 112P)를 이용하고 있는 것은, 섹터 SCT의 선택을 고속으로 행하는 것을 가능하게 하기 때문이다.The
도 2의 (a)에 나타내는 바와 같이, 각각의 섹터 SCT에 있어서의 메모리 셀 어레이 영역(2)에는, 반도체 기판(20) 내에 형성된 N형 웰(N형의 확산층)(24)과, N형 웰(24) 내에 형성된 P형 웰(26)이 형성되어 있다. 이러한 구조는 트리플웰이라 칭해진다. 메모리 셀 트랜지스터 MT는 이러한 트리플웰 상에 형성되어 있다.2A, an N-type well (N-type diffusion layer) 24 formed in the
도 1에 나타내는 바와 같이, P형 웰(26)은 배선을 통하여 제1 전압 인가 회로(제1 전압 인가부)(15)에 접속되어 있다. 제1 전압 인가 회로(15)는 P형 웰(26)의 전위 VB1를 제어하는 것이다. 제1 전압 인가 회로(15)는 고전압 회로에 의해 형성되어 있다. 제1 전압 인가 회로(15)의 고전압 회로에는, 고내압 트랜지스터(110N, 110P)(도 2, 도 25 참조)가 이용되고 있다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 제1 전압 인가 회로(15)에는 정격 전압이 예를 들어 10 V인 고내압 트랜지스터(10 VTr)가 이용되고 있다. 제1 전압 인가 회로(15)에 이용되고 있는 고내압 트랜지스터(110N, 110P)의 내압은, 예를 들어 12 V 정도이다. 또한, 제1 전압 인가 회로(15)에 이용되고 있는 고내압 트랜지스터(110N, 110P)의 게이트 절연막(76)(도 25 참조)의 막 두께는, 예를 들어 16 ㎚ 정도이다.1, the P-
또한, 제1 전압 인가 회로(15)에 고내압 트랜지스터(110N, 110P)를 이용하고 있는 것은, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 소거할 때에, P형 웰(26)에 고전압을 인가해야 하기 때문이다.The use of the
도 2의 (a)에 나타내는 바와 같이, 섹터 셀렉트 트랜지스터가 형성되는 영역(7)에 있어서의 반도체 기판(20) 내에는 N형 웰(N형의 확산층)(25)이 형성되어 있다. N형 웰(25) 내에는 P형 웰(74PS)이 형성되어 있다. 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST는 이러한 트리플웰 상에 형성되어 있다.As shown in FIG. 2A, an N-type well (N-type diffusion layer) 25 is formed in the
도 1에 나타내는 바와 같이, P형 웰(74PS)은 배선을 통하여 제2 전압 인가 회로(제2 전압 인가부)(17)에 전기적으로 접속되어 있다. 제2 전압 인가 회로(16)는 P형 웰(74PS)의 전위 VB2를 제어하는 것이다. 제2 전압 인가 회로(16)는 저전압 회로에 의해 형성되어 있다. 제2 전압 인가 회로(17)의 저전압 회로에는 저전압 트랜지스터(112N, 112P)(도 25 참조)가 이용되고 있다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 제2 전압 인가 회로(17)에는 정격 전압이 예를 들어 5 V인 저전압 트랜지스터(5 VTr)가 이용되고 있다. 제2 전압 인가 회로(17)에 이용되고 있는 저전압 트랜지스터(112N, 112P)의 내압은, 예를 들어 8 V 정도이다. 또한, 제2 전압 인가 회로(17)에 이용되고 있는 저전압 트랜지스터(112N, 112P)의 게이트 절연막(78)(도 25 참조)의 막 두께는, 예를 들어 11 ㎚ 정도이다.As shown in Fig. 1, the P-type well 74PS is electrically connected to the second voltage applying circuit (second voltage applying portion) 17 via wiring. The second
다음에, 본 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 구조를 도 2 내지 도 5를 이용하여 설명한다. 도 3은 본 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 메모리 셀 어레이를 나타내는 평면도이다. 도 4는 도 3의 A-A' 단면도이다. 도 5는 도 3의 B-B' 단면도이다.Next, the structure of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 5. FIG. 3 is a plan view showing a memory cell array of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment. 4 is a cross-sectional view along the line A-A 'in Fig. 5 is a sectional view taken along the line B-B 'in Fig.
반도체 기판(20)에는 소자 영역(21)을 획정하는 소자 분리 영역(22)이 형성되어 있다. 반도체 기판(20)으로서는, 예를 들어 P형의 실리콘 기판이 이용되고 있다. 소자 분리 영역(22)은, 예를 들어 STI(Shallow Trench Isolation)법에 의해 형성되어 있다.In the
도 2의 (a)에 나타내는 바와 같이, 메모리 셀 어레이 영역(2)에 있어서의 반도체 기판(20) 내에는, N형 웰(N형의 확산층)(24)이 형성되어 있다. 이러한 N형 웰(24)은 각각의 섹터 SCT(도 1 참조)마다 형성된다. N형의 웰(24) 내에는 P형 웰(26)이 형성되어 있다. P형 웰(26)은 N형 웰(24)에 의해, 반도체 기판(20)과 전기적으로 분리되어 있다.As shown in FIG. 2A, an N-type well (N-type diffusion layer) 24 is formed in the
P형 웰(26) 상에는 터널 절연막(28a)을 개재하여 플로팅 게이트(30a)가 형성되어 있다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 플로팅 게이트(30a)는 각각의 소자 영역(21)마다 전기적으로 분리되어 있다.A floating
플로팅 게이트(30a) 상에는 절연막(32a)을 개재하여 컨트롤 게이트(34a)가 형성되어 있다. 동일한 행에 존재하는 메모리 셀 트랜지스터 MT의 컨트롤 게이트(34a)는 공통 접속되어 있다. 바꾸어 말하면, 플로팅 게이트(30) 상에는, 절연막(32a)을 개재하여 컨트롤 게이트(34a)를 공통 접속하는 워드선 WL이 형성되어 있다.A
플로팅 게이트(30a)의 양측의 반도체 기판(20) 내에는 N형의 불순물 확산층(36a, 36c)이 형성되어 있다. 상호 인접하는 메모리 셀 트랜지스터 MT의 소스는 동일한 불순물 확산층(36a)에 의해 형성되어 있다.N-type impurity diffusion layers 36a and 36c are formed in the
도 4에 나타내는 바와 같이, 플로팅 게이트(30a)와 컨트롤 게이트(34a)를 갖는 적층체의 측벽 부분에는 사이드월 절연막(37)이 형성되어 있다.As shown in Fig. 4, a
소스 영역(36a) 상, 드레인 영역(36c) 상, 컨트롤 게이트(34a) 상에는, 예를 들어 코발트 실리사이드로 이루어지는 실리사이드층(38a∼38c)이 각각 형성되어 있다. 소스 확산층(36a) 상의 실리사이드층(38a)은 소스 전극으로서 기능한다. 드레인 확산층(36c) 상의 실리사이드층(38c)은, 드레인 전극으로서 기능한다.On the
이렇게 해서, 플로팅 게이트(30a)와 컨트롤 게이트(34a)와 소스/드레인 확산층(36a, 36c)을 갖는 메모리 셀 트랜지스터 MT가, P형 웰(26) 상에 형성되어 있다.Thus, the memory cell transistor MT having the floating
섹터 셀렉트 트랜지스터 형성 영역(7)에 있어서의 반도체 기판(20) 내에는 N형 웰(N형의 확산층)(25)이 형성되어 있다. N형 웰(25) 내에는 P형 웰(74PS)이 형성되어 있다. P형 웰(74PS)은 N형 웰(25)에 의해 반도체 기판(20)과 전기적으로 분리되어 있다.An N-type well (N-type diffusion layer) 25 is formed in the
P형 웰(74PS) 상에는 게이트 절연막(78)을 개재하여 게이트 전극(34d)이 형성되어 있다. 게이트 전극(34d)의 양측의 반도체 기판(20) 내에는 N형의 불순물 확산층인 소스/드레인 확산층(104)이 형성되어 있다.A
이렇게 해서, 게이트 전극(34d)과 소스/드레인 확산층(104)을 갖는 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST가, P형 웰(74PS) 상에 형성되어 있다.In this way, the sector select transistor SST having the
P형 웰(74PS)과 P형 웰(26)은 N형 웰(24, 25)에 의해 전기적으로 서로 분리되어 있다.The P-type well 74PS and the P-type well 26 are electrically separated from each other by the N-
도 2의 (a)에 나타내는 바와 같이, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 소스 확산층(104)과 메모리 셀 트랜지스터 MT의 드레인 확산층(36c)은, 로컬 비트선 LBL에 의해 전기적으로 접속되어 있다.As shown in FIG. 2A, the
또한, 열 디코더가 형성되는 영역(27)에는 P형 웰(74P)이 형성되어 있다. P형 웰(74P) 상에는 게이트 절연막(78)을 개재하여 게이트 전극(34d)이 형성되어 있다. 게이트 전극(34a)의 양측의 반도체 기판(20) 내에는 N형의 불순물 확산층인 소스/드레인 확산층(104)이 형성되어 있다.A P-
이렇게 해서, 열 디코더가 형성되는 영역(27)에 게이트 전극(34d)과 소스/드레인 확산층(104)을 갖는 저전압 N채널 트랜지스터(112N)가 형성되어 있다.Thus, the low-voltage N-
도 2의 (a)에 나타내는 바와 같이, 열 디코더(12)의 저전압 N채널 트랜지스터(112N)의 소스 확산층(104)과, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 드레인 확산층(104)은, 메인 비트선 MBL에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 저전압 N채널 트랜지스터(112N)의 드레인 확산층(104)은 열 디코더(12)의 내부 회로(저전압 회로)에 접속되어 있다.The
또한, 도 2의 (b)에 나타내는 바와 같이, 반도체 기판(20) 내에는 N형 웰(N형의 확산층)(25)이 형성되어 있다. N형 웰(25) 내에는 P형 웰(72P)이 형성되어 있다. P형 웰(72P)은 N형 웰(25)에 의해 반도체 기판(20)과 전기적으로 분리되어 있다.2 (b), an N-type well (N-type diffusion layer) 25 is formed in the
P형 웰(72P) 상에는 게이트 절연막(76)을 개재하여 게이트 전극(34c)이 형성되어 있다. 게이트 전극(34c)의 양측의 반도체 기판(20) 내에는 N형의 불순물 확산층인 소스/드레인 확산층(96)이 형성되어 있다.A
이렇게 해서, 게이트 전극(34c)과 소스/드레인 확산층(96)을 갖는 고내압 N채널 트랜지스터(110N)가 P형 웰(72P) 상에 형성되어 있다.Thus, the high-voltage N-
또한, 반도체 기판(20) 내에는 N형 웰(72N)이 형성되어 있다. N형 웰(72N) 상에는 게이트 절연막(76)을 개재하여 게이트 전극(34c)이 형성되어 있다. 게이트 전극(34c)의 양측의 반도체 기판(20) 내에는, P형의 불순물 확산층인 소스/드레인 확산층(100)이 형성되어 있다.In addition, an N-
이렇게 해서, 게이트 전극(34c)과 소스/드레인 확산층(100)을 갖는 고내압 P채널 트랜지스터(110P)가 형성되어 있다.Thus, a high breakdown voltage P-
메모리 셀 트랜지스터 MT, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST, 저전압 트랜지스터(112N, 112P), 고내압 트랜지스터(110N, 110P) 등이 형성된 반도체 기판(20) 상에는, 층간 절연막(40)이 형성되어 있다(도 4, 도 5, 도 24, 도 25 참조). 층간 절연막(40)은, 예를 들어 실리콘 질화막(114)과, 실리콘 질화막(114) 상에 형성된 실리콘 산화막(116)에 의해 형성되어 있다(도 24, 도 25 참조).The
층간 절연막(40)에는 소스 전극(38a), 드레인 전극(38b)에 각각 달하는 컨택트홀(42)이 형성되어 있다.In the
컨택트홀(42) 내에는, 예를 들어 텅스텐으로 이루어지는 도체 플러그(44)가 매립되어 있다.A
도체 플러그(44)가 매립된 층간 절연막(40) 상에는 배선(제1 금속 배선층)(46)이 형성되어 있다.A wiring (first metal wiring layer) 46 is formed on the
배선(46)이 형성된 층간 절연막(40) 상에는 층간 절연막(48)이 형성되어 있다.An interlayer insulating
층간 절연막(48)에는 배선(46)에 달하는 컨택트홀(50)이 형성되어 있다.In the
컨택트홀(50) 내에는, 예를 들어 텅스텐으로 이루어지는 도체 플러그(52)가 매립되어 있다.A
도체 플러그(52)가 매립된 층간 절연막(48) 상에는 배선(제2 금속 배선층)(54)이 형성되어 있다.A wiring (second metal wiring layer) 54 is formed on the
배선(54)이 형성된 층간 절연막(48) 상에는 층간 절연막(56)이 형성되어 있다.An interlayer insulating
층간 절연막(56)에는 배선(54)에 달하는 컨택트홀(58)이 형성되어 있다.In the
컨택트홀(58) 내에는, 예를 들어 텅스텐으로 이루어지는 도체 플러그(60)가 매립되어 있다.A
도체 플러그(60)가 매립된 층간 절연막(56) 상에는 배선(제3 금속 배선층)(62)이 형성되어 있다.A wiring (third metal wiring layer) 62 is formed on the
(비휘발성 반도체 기억 장치의 동작)(Operation of nonvolatile semiconductor memory device)
다음에, 본 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 동작 방법을 도 7 및 도 8을 이용하여 설명한다. 도 7은 본 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 판독 방법, 기록 방법 및 소거 방법을 나타내는 도면이다. 도 7에 있어서 F는 플로팅을 나타내고 있다.Next, an operation method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG. 7 is a diagram showing a reading method, a recording method and an erasing method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment. In Fig. 7, F represents floating.
(판독 방법)(Reading method)
우선, 본 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 판독 방법에 대해서 도 7을 이용하여 설명한다.First, a reading method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
또한, 여기서는, 도 1에 있어서 파선 A로 둘러싸인 메모리 셀 MC과 파선 B로 둘러싸인 메모리 셀 MC에 기록된 정보를 판독하는 경우를 예로 설명한다.Here, the case of reading the information recorded in the memory cell MC surrounded by the broken line A and the memory cell MC surrounded by the broken line B in Fig. 1 will be described as an example.
메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 판독할 때에는, 각부의 전위를 이하와 같이 설정한다.When reading information recorded in the memory cell transistor MT, the potential of each part is set as follows.
즉, 선택해야 할 메모리 셀 MC에 접속된 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST에 접속되어 있는 섹터 선택선 SSL11의 전위를, 예를 들어 1.8 V로 한다. 한편, 선택된 섹터 선택선 SSL11 이외의 섹터 선택선 SSL12, SSL21, SSL22의 전위는 모두 0 V로 한다.That is, the potential of the sector selection line SSL11 connected to the sector select transistor SST connected to the memory cell MC to be selected is set to 1.8 V, for example. On the other hand, the potentials of the sector selection lines SSL12, SSL21, and SSL22 other than the selected sector selection line SSL11 are all 0V.
또한, 선택해야 할 메모리 셀 MC에 접속된 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST에 접속되어 있는 메인 비트선(비트선) MBL1, MBL2의 전위를, 예를 들어 0.5 V로 한다.The potentials of the main bit lines (bit lines) MBL1 and MBL2 connected to the sector select transistor SST connected to the memory cell MC to be selected are set to 0.5 V, for example.
또한, 선택해야 할 메모리 셀 MC에 접속된 워드선 WL11의 전위를, 예를 들어 4.5 V로 한다. 한편, 선택된 워드선 WL11 이외의 워드선 WL12, WL21, WL22의 전위를, 0 V로 한다.Further, the potential of the word line WL11 connected to the memory cell MC to be selected is set to 4.5 V, for example. On the other hand, the potentials of the word lines WL12, WL21, and WL22 other than the selected word line WL11 are set to 0V.
P형 웰(26)의 전위 VB1은 모두 0 V로 한다. 또한, P형 웰(74PS)의 전위 VB2는 모두 0 V로 한다. 소스선 SL의 전위는 모두 0 V로 한다.The potential V B1 of the P-
본 실시형태에서는, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST로서 저전압 트랜지스터가 이용되고 있기 때문에, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 판독할 때에, 충분히 큰 판독 전류가 얻어진다. 충분히 큰 판독 전류가 얻어지기 때문에, 본 실시형태에 따르면, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록되어 있는 정보를 고속으로 판정하는 것이 가능해진다. 이 때문에, 본 실시형태에 따르면, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록되어 있는 정보를 고속으로 판독하는 것이 가능해진다.In the present embodiment, since the low-voltage transistor is used as the sector select transistor SST, a sufficiently large read current can be obtained when the information recorded in the memory cell transistor MT is read. A sufficiently large read current can be obtained. Therefore, according to the present embodiment, information recorded in the memory cell transistor MT can be judged at a high speed. Therefore, according to the present embodiment, information recorded in the memory cell transistor MT can be read at a high speed.
메모리 셀 트랜지스터 MT에 정보가 기록되어 있는 경우, 즉, 메모리 셀 트랜지스터 MT의 정보가 "0"인 경우에는, 메모리 셀 트랜지스터 MT의 플로팅 게이트(30a)에 전하가 축적되어 있다. 이 경우에는, 메모리 셀 트랜지스터 MT의 소스 확산층(36a)과 드레인 확산층(36c)의 사이에 전류가 흐르지 않고, 선택된 메인 비트선 MBL에는 전류가 흐르지 않는다. 이 경우에는, 메모리 셀 트랜지스터 MT의 정보는 "0"이라고 판단된다.When information is recorded in the memory cell transistor MT, that is, when the information of the memory cell transistor MT is "0 ", charge is accumulated in the floating
한편, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보가 소거되어 있는 경우, 즉 메모리 셀의 정보가 "1"인 경우에는, 메모리 셀 트랜지스터 MT의 플로팅 게이트(30a)에 전하가 축적되어 있지 않다. 이 경우에는, 메모리 셀 트랜지스터 MT의 소스 확산층(36a)과 드레인 확산층(36c)의 사이에 전류가 흐르고, 선택된 메인 비트선 MBL에 전류가 흐른다. 선택된 메인 비트선 MBL에 흐르는 전류는 센스 앰프(13)에 의해 검출된다. 이 경우에는, 메모리 셀 트랜지스터 MT의 정보가 "1"이라고 판단된다.On the other hand, when information recorded in the memory cell transistor MT is erased, that is, when the information of the memory cell is "1 ", no charge is accumulated in the floating
(기록 방법)(Recording method)
다음에, 본 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 기록 방법에 대해서 도 7을 이용하여 설명한다.Next, a recording method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
또한, 여기서는, 도 1에 있어서 파선 A로 둘러싸인 메모리 셀 MC에 정보를 기록하는 경우를 예로 설명한다.Here, a case where information is recorded in the memory cell MC surrounded by the broken line A in Fig. 1 will be described as an example.
메모리 셀 트랜지스터 MT에 정보를 기록할 때에는, 각부의 전위를 이하와 같이 설정한다.When information is written in the memory cell transistor MT, the potential of each part is set as follows.
즉, 선택해야 할 메모리 셀 MC에 접속된 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST에 접속되어 있는 섹터 선택선 SSL11의 전위를, 예를 들어 5 V로 한다. 한편, 선택된 섹터 선택선 SSL11 이외의 섹터 선택선 SSL12, SSL21, SSL22의 전위는 모두 0 V로 한다.That is, the potential of the sector selection line SSL11 connected to the sector select transistor SST connected to the memory cell MC to be selected is set to, for example, 5V. On the other hand, the potentials of the sector selection lines SSL12, SSL21, and SSL22 other than the selected sector selection line SSL11 are all 0V.
또한, 선택해야 할 메모리 셀 MC에 접속된 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST에 접속되어 있는 메인 비트선(비트선) MBL1의 전위를, 예를 들어 4 V로 한다. 한편, 선택된 메인 비트선 MBL1 이외의 메인 비트선 MBL2의 전위는 0 V로 한다.Further, the potential of the main bit line (bit line) MBL1 connected to the sector select transistor SST connected to the memory cell MC to be selected is set to, for example, 4V. On the other hand, the potential of the main bit line MBL2 other than the selected main bit line MBL1 is set to 0V.
또한, 선택해야 할 메모리 셀 MC에 접속된 워드선 WL11의 전위를, 예를 들어 9 V로 한다. 한편, 선택된 워드선 WL11 이외의 워드선 WL12, WL21, WL22의 전위를 0 V로 한다.Further, the potential of the word line WL11 connected to the memory cell MC to be selected is set to 9 V, for example. On the other hand, the potentials of the word lines WL12, WL21, and WL22 other than the selected word line WL11 are set to 0V.
P형 웰(26)의 전위 VB1은 모두 0 V로 한다. 또한, P형 웰(74PS)의 전위 VB2는 모두 0 V로 한다. 소스선 SL의 전위는 모두 0 V로 한다.The potential V B1 of the P-
각부의 전위를 상기한 바와 같이 설정하면, 메모리 셀 트랜지스터 MT의 소스 확산층(36a)과 드레인 확산층(36c)의 사이에 전자가 흐르고, 메모리 셀 트랜지스터 MT의 플로팅 게이트(30a) 내에 전자가 도입된다. 이에 따라, 메모리 셀 트랜지스터 MT의 플로팅 게이트(30a)에 전하가 축적되고, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 정보가 기록되게 된다.When the electric potential of each part is set as described above, electrons flow between the
(소거 방법)(Erase method)
다음에, 본 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 소거 방법을 도 7 내지 도 9를 이용하여 설명한다. 도 8은 본 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 소거 방법을 나타내는 타임 차트이다. 또한, 도 8에 있어서의 파선은 0 V의 전위를 나타내고 있다. 도 9는 본 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 소거 방법을 나타내는 단면도이다.Next, a method of erasing the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 7 to 9. FIG. 8 is a time chart showing the erasing method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment. The broken line in Fig. 8 indicates a potential of 0V. 9 is a cross-sectional view showing the erasing method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment.
메모리 셀 어레이에 기록된 정보의 소거는, 예를 들어 섹터 SCT 마다 행해진다. 여기서는, 제1 섹터 SCT1 내에 존재하는 복수의 메모리 셀 MC에 기록된 정보를 일괄하여 소거하는 경우를 예로 설명한다.Erasing of information recorded in the memory cell array is performed for each sector SCT, for example. Here, a case where the information recorded in the plurality of memory cells MC existing in the first sector SCT1 is collectively erased will be described as an example.
본 실시형태에서는, 이하와 같이 하여, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 소거한다.In the present embodiment, the information recorded in the memory cell transistor MT is erased as follows.
또한, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 소거할 때에는, 메인 비트선 MBL의 전위는 항상 플로팅으로 한다. 또한, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 소거할 때에는, 소스선 SL의 전위는, 항상 플로팅으로 한다. 또한, 반도체 기판(20)의 전위는 0 V(접지)로 한다.When the information recorded in the memory cell transistor MT is erased, the potential of the main bit line MBL is always set to the floating state. When the information recorded in the memory cell transistor MT is erased, the potential of the source line SL is always set to the floating state. The potential of the
메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 소거할 때에는, 우선 제2 전압 인가 회로(17)에 의해, P형 웰(74PS)의 전위 VB2를 제3 전위 VERS3으로 설정한다. 여기서는, 제3 전위 VERS3을 예를 들어 5 V로 한다.To erase the information recorded in the memory cell transistor MT, the potential V B2 of the P-type well 74PS is first set to the third potential V ERS3 by the second
또한, 섹터 선택선 SSL의 전위를 제2 전위 VERS2로 설정한다. 여기서는, 제2 전위 VERS2를 예를 들어 5 V로 한다.Further, the potential of the sector selection line SSL is set to the second potential V ERS2 . Here, the second potential V ERS2 is set to 5 V, for example.
다음에, 제1 전압 인가 회로(15)에 의해, P형 웰(26)의 전위 VB1을 제1 전위 VERS1로 설정한다. 여기서는, 제1 전위 VERS1을 예를 들어 9 V로 한다.Next, the first
다음에, 소거의 대상이 되는 제1 섹터 SCT1 내의 메모리 셀 MC에 접속된 워드선 WL11, WL12의 전위를, 예를 들어 -9 V로 한다. 한편, 소거의 대상이 아닌 제2 섹터 SCT2 내의 메모리 셀 MC에 접속된 워드선 WL21, WL22의 전위를, 예를 들어 플로팅으로 한다.Next, the potentials of the word lines WL11 and WL12 connected to the memory cells MC in the first sector SCT1 to be erased are set to -9 V, for example. On the other hand, the potentials of the word lines WL21 and WL22 connected to the memory cells MC in the second sector SCT2 that are not to be erased are made floating, for example.
워드선 WL11, WL12의 전위를 예를 들어 -9 V로 설정하면, 메모리 셀 트랜지스터 MT의 플로팅 게이트(30a)로부터 전하가 방출된다. 이에 따라, 메모리 셀 트랜지스터 MT의 플로팅 게이트(30a)에 전하가 축적되어 있지 않은 상태가 되고, 메모리 셀 트랜지스터 MT의 정보가 소거되게 된다.When the potential of the word lines WL11 and WL12 is set to, for example, -9 V, charges are discharged from the floating
전술한 바와 같이, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 소거할 때에는, P형 웰(26)의 전위(제1 전위) VERS1은 예를 들어 9 V로 설정된다. P형 웰(26)의 전위 VERS1이 9 V로 설정되는 경우, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 소스 확산층(104)의 전위 VERS1′는, 예를 들어 8.5∼8.7 V 정도가 된다. 소스 확산층(104)의 전위 VERS1′가 P형 웰(26)에 인가하는 바이어스 전압 VERS1보다 낮아지는 것은, P형 웰(26)과 드레인 확산층(36c)에 의해 형성되는 다이오드에 의해 전압 강하가 생기기 때문이다.As described above, when the information recorded in the memory cell transistor MT is erased, the potential (first potential) V ERS1 of the P-
P형 웰(74PS)의 전위(제3 전위) VERS3가 예를 들어 5 V인 경우, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 소스 확산층(104)과 P형 웰(74PS)의 사이의 전위차(VERS1′-VERS3)는, 예를 들어 3.5∼3.7 V 정도가 된다. 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 내압은, 전술한 바와 같이 예를 들어 8 V 정도이기 때문에, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 소스 확산층(104)과 P형 웰(74PS)의 사이에 있어서 파괴가 생기는 일은 없다.When the potential (third potential) V ERS3 of the P-type well 74PS is, for example, 5 V, the potential difference (V ERS1 '- VRS3) between the
또한, 섹터 선택선 SSL의 전위(제2 전위) VERS2가 예를 들어 5 V인 경우, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 게이트 전극(34d)과 소스 확산층(104)의 전위차(VERS1′-VERS2)는, 예를 들어 3.5∼3.7 V 정도가 된다. 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 내압은, 전술한 바와 같이 예를 들어 8 V 정도이기 때문에, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 게이트 전극(34d)과 소스 확산층(104)의 사이에 있어서 파괴가 생기는 일은 없다.In addition, the sector select line SSL of the potential (second electric potential) is V ERS2 For example, if a 5 V, the potential difference (V ERS1 '-V ERS2) of a sector select transistor SST gate electrode (34d) and the
P형 웰(74PS)의 전위(제3 전위) VERS3가 예를 들어 5 V로 설정되는 경우, 열 디코더(12)에 이용되고 있는 저전압 트랜지스터(112N)의 소스 확산층(104)의 전위 VERS3′는, 예를 들어 4.5∼4.7 V 정도가 된다. 열 디코더(12)의 저전압 트랜지스터(112N)의 소스 확산층(104)의 전위 VERS3′가 P형 웰(74PS)에 인가하는 바이어스 전압 VERS3보다 낮아지는 것은, P형 웰(74PS)과 드레인 확산층(104)에 의해 형성되는 다이오드에 의해 전압 강하가 생기기 때문이다.When the potential (third potential) V ERS3 of the P-type well 74PS is set to, for example, 5 V, the potential V ERS3 of the
열 디코더(12)에 이용되고 있는 저전압 트랜지스터의 내압은, 전술한 바와 같이 예를 들어 8 V 정도이기 때문에, 열 디코더(12)의 저전압 트랜지스터(112N) 에 있어서 파괴가 생기는 일은 없다.Since the breakdown voltage of the low voltage transistor used in the
또한, 각부의 전위는 상기한 바에 한정되는 것은 아니다.The electric potential of each part is not limited to the above.
P형 웰(26)의 전위(제1 전위) VERS1와 P형 웰(74PS)의 전위(제3 전위) VERS3의 차가, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 내압보다 작아지도록 각각의 전위 VERS1, VERS3가 설정된다.The potential of the P-type well 26 (the first potential) V ERS1, and the potential of the P-type well (74PS) (third electric potential) difference between the V ERS3, sector select transistors, each of the electric potential is smaller than the breakdown voltage of the SST V ERS1, V ERS3 is set.
보다 엄밀하게는, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 소스 확산층(104)의 전위 VERS1′와 P형 웰(74PS)의 전위 VERS3의 차가, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 내압보다 작아지도록 각각의 바이어스 전압 VERS1, VERS3이 설정된다.More specifically, the bias voltages V ERS1 and V ERS2 are set so that the difference between the potential V ERS1 'of the
또한, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 게이트 전극(34d)의 전위(제2 전위) VERS2와 P형 웰(26)의 전위(제1 전위) VERS1의 차가, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 내압보다 작아지도록 각각의 전위 VERS1, VERS3가 설정된다.The difference between the potential (second potential) V ERS2 of the
보다 엄밀하게는, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 게이트 전극(34d)의 전위 VERS2와 소스 확산층(104)의 전위 VERS1′의 차가, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 내압보다 작아지도록 각각의 전위 VERS1, VERS2가 설정된다.More strictly speaking, the sector select transistors SST of the potential V ERS1 of the gate electrode potential V ERS2 and the
또한, P형 웰(74PS)의 전위(제3 전위) VERS3가, 열 디코더(12)의 저전압 트랜지스터(112N)의 내압보다 작아지도록 P형 웰(74PS)의 전위 VERS3가 설정된다.The potential V ERS3 of the P-type well 74PS is set such that the potential (third potential) V ERS3 of the P-type well 74PS becomes smaller than the breakdown voltage of the low-
보다 엄밀하게는, 열 디코더(12)의 저전압 트랜지스터(112N)의 소스 확산층(104)의 전위 VERS3′와 P형 웰(74P)의 전위의 차가, 열 디코더(12)의 저전압 트랜지스터(112N)의 내압보다 작아지도록 제3 전위 VERS3가 설정된다.More precisely, the difference between the potential V ERS3 'of the
제1 전위 VERS1, 제2 전위 VERS2 및 제3 전위 VERS3가 모두 플러스인 경우에는, 제2 전위 VERS2는 제1 전위 VERS1보다 낮게 설정되고, 제3 전위 VERS3도 제1 전위 VERS1보다 낮게 설정된다.The first potential V ERS1 , the second potential V ERS2 And the third potential V ERS3 are all positive, the second potential V ERS2 is set to be lower than the first potential V ERS1 , and the third potential V ERS3 is also set to be lower than the first potential V ERS1 .
이와 같이, 본 실시형태에서는, P형 웰(74PS)과 P형 웰(26)이 N형 웰(24, 25)에 의해 전기적으로 분리되어 있고, 이러한 P형 웰(74PS) 상에 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST가 형성되어 있다. 이 때문에, 본 실시형태에서는, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 소거할 때에, P형 웰(26)에 인가되는 전압과 상이한 바이어스 전압을 P형 웰(74PS)에 인가하는 것이 가능하다. 이 때문에, 정보를 소거할 때에 P형 웰(26)에 비교적 큰 전압이 인가된 경우라도, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 소스 확산층(104)과 P형 웰(74PS)의 사이의 전위차를 비교적 작게 하는 것이 가능해진다. 또한, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 게이트 전극(34d)에 바이어스 전압을 인가함으로써, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 게이트 전극(34d)과 소스 확산층(104)의 사이의 전위차를, 비교적 작게 하는 것이 가능하다. 이 때문에, 본 실시형태에 따르면, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST로서 내압이 비교적 낮은 저전압 트랜지스터를 이용한 경우라도, 소거 시에 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST에 있어서 파괴가 생기는 것을 방지하는 것이 가능해진다. 본 실시형태에서는, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST로서 저전압 트랜지스터를 이용하는 것이 가능하기 때문에, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 판독할 때에, 충분히 큰 판독 전류가 얻어진다. 이 때문에, 본 실시형태에 따르면, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록되어 있는 정보를 고속으로 판정하는 것이 가능해지고, 나아가서는 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록되어 있는 정보를 고속으로 판독하는 것이 가능해진다.As described above, in this embodiment, the P-type well 74PS and the P-type well 26 are electrically separated by the N-
또한, 여기서는, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 소거할 때에, 섹터 선택선 SSL의 전위 VERS2를 예를 들어 5 V로 하는 경우를 예로 설명했지만, 섹터 선택선 SSL을 전기적으로 플로팅으로 해도 좋다. 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 게이트 전극(34d)은, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 소스 확산층(104) 및 P형 웰(74PS)과 용량 결합하고 있다. 이 때문에, 섹터 선택선 SSL을 플로팅 상태로 한 경우에는, P형 웰(74PS)의 전위 VERS3와 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 소스 확산층(104)의 전위 VERS1′에 따라서 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 게이트 전극(34d)의 전위가 상승한다. 이 때문에, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 소거할 때에, 섹터 선택선 SSL의 전위를 플로팅으로 한 경우에도, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 게이트 전극(34d)과 P형 웰(74PS)의 사이의 전위차는 비교적 작게 유지된다. 또한, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 게이트 전극(34d)과 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 소스/드레인 확산층(102)의 사이의 전위차도 비교적 작게 유지된다. 이 때문에, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 소거할 때에, 섹터 선택선 SSL의 전위를 플로팅으로 한 경우에도, 소거 시에 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST에 있어서 파괴가 생기는 것을 방지하는 것이 가능하다.In this example, the case where the potential V ERS2 of the sector select line SSL is 5 V, for example, when erasing the information recorded in the memory cell transistor MT has been described as an example, however, the sector select line SSL may be electrically floating . The
(비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법)(Manufacturing Method of Nonvolatile Semiconductor Memory Device)
다음에, 본 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 도 10 내지 도 25를 이용하여 설명한다. 도 10 내지 도 25는, 본 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도이다.Next, a manufacturing method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 10 to 25. FIG. 10 to 25 are process sectional views showing a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment.
도 10의 (a), 도 11의 (a), 도 12의 (a), 도 13의 (a), 도 14의 (a), 도 15의 (a), 도 16의 (a), 도 17의 (a), 도 18의 (a), 도 19의 (a), 도 20의 (a), 도 21의 (a), 도 22 및 도 24는, 메모리 셀 어레이 영역(코어 영역)(2)을 나타내고 있다. 도 10의 (a), 도 11의 (a), 도 12의 (a), 도 13의 (a), 도 14의 (a), 도 15의 (a), 도 16의 (a), 도 17의 (a), 도 18의 (a), 도 19의 (a), 도 20의 (a), 도 21의 (a), 도 22 및 도 24의 지면 좌측의 도면은, 도 3의 B-B′단면에 대응하고 있다. 도 10의 (a), 도 11의 (a), 도 12의 (a), 도 13의 (a), 도 14의 (a), 도 15의 (a), 도 16의 (a), 도 17의 (a), 도 18의 (a), 도 19의 (a), 도 20의 (a), 도 21의 (a), 도 22 및 도 24의 지면 우측의 도면은, 도 3의 A-A′단면에 대응하고 있다.Figs. 10A, 11A, 12A, 13A, 14A, 15A, 16A, 17A, 18A, 19A, 20A, 21A, 22, and 24 show the memory cell array region (core region) 2). Figs. 10A, 11A, 12A, 13A, 14A, 15A, 16A, 17A, 18A, 19A, 20A, 21A, 22, and 24, the left side view of the drawing is a view of the BB of FIG. 3 'Section. Figs. 10A, 11A, 12A, 13A, 14A, 15A, 16A, 17A, 18A, 19A, 20A, 21A, 22, and 24, the drawing on the right side of the drawing corresponds to AA 'Section.
도 10의 (b), 도 11의 (b), 도 12의 (b), 도 13의 (b), 도 14의 (b), 도 15의 (b), 도 16의 (b), 도 17의 (b), 도 18의 (b), 도 19의 (b), 도 20의 (b), 도 21의 (b), 도 23 및 도 25는, 주변 회로 영역(4)을 나타내고 있다.Figures 10 (b), 11 (b), 12 (b), 13 (b), 14 (b), 15 (b), 16 17 (b), 18 (b), 19 (b), 20 (b), 21 (b), 23 and 25 show the
도 10의 (b), 도 11의 (b), 도 12의 (b), 도 13의 (b), 도 14의 (b), 도 15의 (b), 도 16의 (b), 도 17의 (b), 도 18의 (b), 도 19의 (b), 도 20의 (b), 도 21의 (b), 도 23 및 도 25의 지면 좌측은, 고내압 트랜지스터가 형성되는 영역(6)을 나타내고 있다.Figures 10 (b), 11 (b), 12 (b), 13 (b), 14 (b), 15 (b), 16 17 (b), 18 (b), 19 (b), 20 (b), 21 (b), 23 and 25, And the
고내압 트랜지스터가 형성되는 영역(6) 중의 지면 좌측은 고내압 N채널 트랜지스터가 형성되는 영역(6N)을 나타내고 있다. 고내압 N채널 트랜지스터가 형성되는 영역(6N)의 지면 우측은, 고내압 P채널 트랜지스터가 형성되는 영역(6P)을 나타내고 있다.The
고내압 P채널 트랜지스터가 형성되는 영역(6P)의 지면 우측은, 섹터 셀렉트 트랜지스터가 형성되는 영역(7)을 나타내고 있다.The right side of the
도 10의 (b), 도 11의 (b), 도 12의 (b), 도 13의 (b), 도 14의 (b), 도 15의 (b), 도 16의 (b), 도 17의 (b), 도 18의 (b), 도 19의 (b), 도 20의 (b), 도 21의 (b), 도 23 및 도 25의 지면 우측은, 저전압 트랜지스터가 형성되는 영역(8)을 나타내고 있다.Figures 10 (b), 11 (b), 12 (b), 13 (b), 14 (b), 15 (b), 16 17 (b), 18 (b), 19 (b), 20 (b), 21 (b), 23 and 25, (8).
저전압 트랜지스터가 형성되는 영역(8) 중의 지면 좌측은 저전압 N채널 트랜지스터가 형성되는 영역(8N)을 나타내고 있고, 저전압 트랜지스터가 형성되는 영역(8) 중의 지면 우측은 저전압 P채널 트랜지스터가 형성되는 영역(8P)을 나타내고 있다.The left side of the
우선, 도 10에 나타내는 바와 같이, 반도체 기판(20)을 준비한다. 이러한 반도체 기판(20)으로서는, 예를 들어 P형의 실리콘 기판을 준비한다.First, as shown in Fig. 10, a
다음에, 전면에, 예를 들어 열산화법에 의해, 예를 들어 막 두께 15 ㎚의 열산화막(64)을 형성한다.Next, a
다음에, 전면에, 예를 들어 CVD법에 의해, 예를 들어 막 두께 150 ㎚의 실리콘 질화막(66)을 형성한다.Next, a
다음에, 전면에, 예를 들어 스핀코트법에 의해, 포토레지스트막(도시하지 않음)을 형성한다.Next, a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by, for example, a spin coating method.
다음에, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 포토레지스트막에 개구부(도시하지 않음)를 형성한다. 이러한 개구부는 실리콘 질화막(66)을 패터닝하기 위한 것이다.Next, an opening (not shown) is formed in the photoresist film by photolithography. This opening is for patterning the
다음에, 포토레지스트막을 마스크로 하여 실리콘 질화막(66)을 패터닝한다. 이에 따라, 실리콘 질화막으로 이루어지는 하드 마스크(66)가 형성된다.Next, the
다음에, 드라이 에칭에 의해, 하드 마스크(66)를 마스크로 하여 반도체 기판(20)을 에칭한다. 이에 따라, 반도체 기판(20)에 홈(68)이 형성된다. 반도체 기판(20)에 형성하는 홈(68)의 깊이는, 반도체 기판(20)의 표면으로부터 예를 들어 400 ㎚로 한다.Next, the
다음에, 열산화법에 의해, 반도체 기판(20) 중의 노출되어 있는 부분을 산화한다. 이에 따라, 반도체 기판(20) 중의 노출되어 있는 부분에 실리콘 산화막(도시하지 않음)이 형성된다.Next, the exposed portion of the
다음에, 전면에, 고밀도 플라즈마 CVD법에 의해, 예를 들어 막 두께 700 ㎚의 실리콘 산화막(22)을 형성한다.Next, a
다음에, CMP(Chemical Mechanical Polishing, 화학적 기계적 연마)법에 의해, 실리콘 질화막(66)의 표면이 노출될 때까지 실리콘 산화막(22)을 연마한다. 이렇게 해서, 실리콘 산화막으로 이루어지는 소자 분리 영역(22)이 형성된다(도 11 참조).Next, the
다음에, 소자 분리 영역(22)을 경화시키기 위한 열처리를 행한다. 열처리 조건은, 예를 들어 질소 분위기 중에서 900℃, 30분으로 한다.Next, a heat treatment for curing the
다음에, 웨트 에칭에 의해, 실리콘 질화막(66)을 제거한다.Next, the
다음에, 도 12에 나타내는 바와 같이, 열산화법에 의해, 반도체 기판(20)의 표면에 희생 산화막(69)을 성장한다.Next, as shown in Fig. 12, a
다음에, 도 13에 나타내는 바와 같이, 메모리 셀 어레이 영역(2)에, N형의 도펀트 불순물을 깊게 주입함으로써, N형의 매립 확산층(24)을 형성한다. 또한, 고내압 N채널 트랜지스터가 형성되는 영역(6N)에도, N형의 도펀트 불순물을 깊게 주입함으로써, N형의 매립 확산층(25)을 형성한다. 또한, 섹터 셀렉트 트랜지스터가 형성되는 영역(7)에도, N형의 도펀트 불순물을 깊게 주입함으로써, N형의 매립 확산층(25)을 형성한다. 또한, 메모리 셀 어레이 영역(2)에, 매립 확산층(24)보다도 얕게 P형의 도펀트 불순물을 주입함으로써, P형의 웰(26)을 형성한다. 또한, 고내압 N채널 트랜지스터가 형성되는 영역(6N)에, 매립 확산층(25)보다도 얕게 P형의 도펀트 불순물을 주입함으로써, P형의 웰(72P)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 13, an N-type buried
다음에, 고내압 N채널 트랜지스터가 형성되는 영역(6N)에, N형의 확산층(70)을 프레임형으로 형성한다. 이러한 프레임형의 확산층(70)은, 반도체 기판(20)의 표면으로부터 매립 확산층(25)의 주연부에 이르도록 형성한다. P형의 웰(72P)은 매립 확산층(25)과 확산층(70)에 의해 둘러싸인 상태가 된다.Next, in the
또한, 섹터 셀렉트 트랜지스터가 형성되는 영역(7)에도 N형의 확산층(70)을 프레임형으로 형성한다. 이러한 프레임형의 확산층(70)은, 반도체 기판(20)의 표면으로부터 매립 확산층(25)의 주연부에 이르도록 형성한다.The N-
또한, 도시하지 않지만, 메모리 셀 어레이 영역(2)의 P형의 웰(26)도, 매립 확산층(24)과 프레임형의 확산층(70)에 의해 둘러싸인 상태가 된다.Although not shown, the P-type well 26 of the memory
다음에, 고내압 P채널 트랜지스터가 형성되는 영역(6P)에 N형의 도펀트 불순물을 도입함으로써, N형의 웰(72N)을 형성한다.Next, an N-
다음에, 메모리 셀 어레이 영역(2)에, 채널 도핑을 행한다(도시하지 않음).Next, channel doping is performed on the memory cell array region 2 (not shown).
다음에, 고내압 N채널 트랜지스터가 형성되는 영역(6N)과, 고내압 P채널 트랜지스터가 형성되는 영역(6P)에 채널 도핑을 행한다(도시하지 않음).Next, channel doping is performed on the
다음에, 반도체 기판(20)의 표면에 존재하는 희생 산화막(69)을 에칭 제거한다.Next, the
다음에, 전면에, 열산화법에 의해, 막 두께 10 ㎚의 터널 절연막(28)을 형성한다(도 14 참조).Next, a
다음에, 전면에, 예를 들어 CVD법에 의해, 막 두께 90 ㎚의 폴리실리콘막(30)을 형성한다. 이러한 폴리실리콘막(30)으로서는, 불순물이 도핑된 폴리실리콘막을 형성한다.Next, a
다음에, 메모리 셀 영역(2)의 폴리실리콘막(30)을 패터닝하고, 주변 회로 영역(4)에 존재하는 폴리실리콘막(30)을 에칭 제거한다.Next, the
다음에, 전면에, 실리콘 산화막과 실리콘 질화막과 실리콘 산화막을 순차 적층하여 이루어지는 절연막(ONO막)(32)을 형성한다. 이러한 절연막(32)은, 플로팅 게이트(30a)와 컨트롤 게이트(34a)를 절연하기 위한 것이다.Next, an insulating film (ONO film) 32 formed by sequentially laminating a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxide film on the entire surface is formed. This insulating
다음에, 저전압 N채널 트랜지스터가 형성되는 영역(8N)에, P형의 도펀트 불순물을 도입함으로써 P형의 웰(74P)을 형성한다. 또한, 섹터 셀렉트 트랜지스터가 형성되는 영역(7)에 P형의 도펀트 불순물을 도입함으로써 P형의 웰(74PS)을 형성한다.Next, a P-
다음에, 저전압 P채널 트랜지스터가 형성되는 영역(8P)에, N형의 도펀트 불순물을 도입함으로써 N형의 웰(74N)을 형성한다.Next, an N-
다음에, 저전압 N채널 트랜지스터가 형성되는 영역(8N)과, 저전압 P채널 트랜지스터가 형성되는 영역(8P)과, 섹터 셀렉트 트랜지스터가 형성되는 영역(7)에 채널 도핑을 행한다(도시하지 않음).Next, channel doping is performed on the
다음에, 주변 회로 영역(4)에 존재하는 절연막(ONO막)(32)을 에칭 제거한다.Next, the insulating film (ONO film) 32 present in the
다음에, 전면에, 열산화법에 의해, 예를 들어 막 두께 9 ㎚의 게이트 절연막(76)을 형성한다(도 15 참조).Next, a
다음에, 웨트 에칭에 의해, 섹터 셀렉트 트랜지스터가 형성되는 영역(7) 및 저전압 트랜지스터가 형성되는 영역(8)에 존재하는 게이트 절연막(76)을 제거한다.Next, the
다음에, 전면에, 열산화법에 의해, 예를 들어 막 두께 11 ㎚의 게이트 절연막(78)을 형성한다. 이에 따라, 섹터 셀렉트 트랜지스터가 형성되는 영역(7) 및 저전압 트랜지스터가 형성되는 영역(8)에 있어서는, 예를 들어 막 두께 11 ㎚의 게이트 절연막(78)이 형성된다. 한편, 고내압 트랜지스터가 형성되는 영역(6)에 있어서는, 게이트 절연막(76)의 막 두께는 예컨대 16 ㎚ 정도가 된다(도 16 참조).Next, a
다음에, 전면에, 예를 들어 CVD법에 의해, 예를 들어 막 두께 180 ㎚의 폴리실리콘막(34)을 형성한다.Next, a
다음에, 전면에, 반사 방지막(80)을 형성한다(도 17 참조).Next, an
다음에, 도 18에 나타내는 바와 같이, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 반사 방지막(80), 폴리실리콘막(34), 절연막(32) 및 폴리실리콘막(30)을 드라이 에칭한다. 이에 따라, 폴리실리콘으로 이루어지는 플로팅 게이트(30a)와, 폴리실리콘으로 이루어지는 컨트롤 게이트(34a)를 갖는 적층체가, 메모리 셀 어레이 영역(2) 내에 형성된다.18, the
다음에, 열산화법에 의해, 플로팅 게이트(30a)의 측벽 부분 및 컨트롤 게이트(34a)의 측벽 부분에, 실리콘 산화막(도시하지 않음)을 형성한다.Next, a silicon oxide film (not shown) is formed on the sidewall portions of the floating
다음에, 전면에, 스핀코트법에 의해, 포토레지스트막(도시하지 않음)을 형성한다.Next, a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating.
다음에, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 메모리 셀 어레이 영역(2)을 노출하는 개구부(도시하지 않음)를 포토레지스트막에 형성한다.Next, an opening (not shown) exposing the memory
다음에, 포토레지스트막을 마스크로 하여, N형의 도펀트 불순물을 반도체 기판(20) 내에 도입한다. 이에 따라, 플로팅 게이트(30a)의 양측의 반도체 기판(20) 내에, 불순물 확산층(36a, 36c)이 형성된다. 이 후, 포토레지스트막을 박리한다.Next, an N-type dopant impurity is introduced into the
이렇게 해서, 플로팅 게이트(30a)와 컨트롤 게이트(34a)와 소스/드레인 확산층(36a, 36c)을 갖는 메모리 셀 트랜지스터 MT가 형성된다.Thus, the memory cell transistor MT having the floating
다음에, 열산화법에 의해, 플로팅 게이트(30a)의 측벽 부분 및 컨트롤 게이트(34a)의 측벽 부분에 실리콘 산화막(82)을 형성한다.Next, a
다음에, 예를 들어 CVD법에 의해, 막 두께 50 ㎚의 실리콘 질화막(84)을 형성한다.Next, a
다음에, 드라이 에칭에 의해, 실리콘 질화막(84)을 이방성 에칭함으로써, 실리콘 질화막으로 이루어지는 사이드월 절연막(84)을 형성한다. 이때, 반사 방지막(80)이 에칭 제거되게 된다.Next, the
다음에, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 고내압 트랜지스터가 형성되는 영역(6)과 저전압 트랜지스터가 형성되는 영역(8)의 폴리실리콘막(34)을 패터닝한다. 이에 따라, 폴리실리콘막(34)으로 이루어지는 고내압 트랜지스터(110N, 110P)의 게이트 전극(34c)이 형성된다. 또한, 폴리실리콘(34)으로 이루어지는 저전압 트랜지스터(112N, 112P)의 게이트 전극(34d)이 형성된다. 또한, 폴리실리콘(34)으로 이루어지는 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 게이트 전극(34d)이 형성된다.Next, using the photolithography technique, the
다음에, 전면에, 스핀코트법에 의해, 포토레지스트막(도시하지 않음)을 형성한다.Next, a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating.
다음에, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 고내압 N채널 트랜지스터가 형성되는 영역(6N)을 노출하는 개구부(도시하지 않음)를 포토레지스트막에 형성한다.Next, an opening (not shown) exposing the
다음에, 포토레지스트막을 마스크로 하여, N형의 도펀트 불순물을 반도체 기판(20) 내에 도입한다. 이에 따라, 고내압 N채널 트랜지스터(110N)의 게이트 전극(34c)의 양측의 반도체 기판(20) 내에, N형의 저농도 확산층(86)이 형성된다. 이 후, 포토레지스트막을 박리한다.Next, an N-type dopant impurity is introduced into the
다음에, 전면에, 스핀코트법에 의해, 포토레지스트막(도시하지 않음)을 형성한다.Next, a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating.
다음에, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 고내압 P채널 트랜지스터가 형성되는 영역(6P)을 노출하는 개구부(도시하지 않음)를 포토레지스트막에 형성한다.Next, an opening (not shown) exposing the
다음에, 포토레지스트막을 마스크로 하여, P형의 도펀트 불순물을 반도체 기판(20) 내에 도입한다. 이에 따라, 고내압 P채널 트랜지스터(110P)의 게이트 전극(34c)의 양측의 반도체 기판(20) 내에, P형의 저농도 확산층(88)이 형성된다. 이 후, 포토레지스트막을 박리한다.Next, using the photoresist film as a mask, a P-type dopant impurity is introduced into the
다음에, 전면에, 스핀코트법에 의해, 포토레지스트막(도시하지 않음)을 형성한다.Next, a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating.
다음에, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 섹터 셀렉트 트랜지스터가 형성되는 영역(7)을 노출하는 개구부(도시하지 않음) 및 저전압 N채널 트랜지스터가 형성되는 영역(8N)을 노출하는 개구부(도시하지 않음)를 포토레지스트막에 형성한다.Next, an opening (not shown) exposing an opening (not shown) exposing the
다음에, 포토레지스트막을 마스크로 하여, N형의 도펀트 불순물을 반도체 기판(20) 내에 도입한다. 이에 따라, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 게이트 전극(34d)의 양측의 반도체 기판(20) 내에, N형의 저농도 확산층(90)이 형성된다. 저전압 N채널 트랜지스터(112N)의 게이트 전극(34d)의 양측의 반도체 기판(20) 내에, N형의 저농도 확산층(90)이 형성된다. 이 후, 포토레지스트막을 박리한다.Next, an N-type dopant impurity is introduced into the
다음에, 전면에, 스핀코트법에 의해, 포토레지스트막(도시하지 않음)을 형성한다.Next, a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating.
다음에, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 저전압 P채널 트랜지스터가 형성되는 영역(8P)을 노출하는 개구부(도시하지 않음)를 포토레지스트막에 형성한다.Next, an opening (not shown) exposing the
다음에, 포토레지스트막을 마스크로 하여, P형의 도펀트 불순물을 반도체 기판(20) 내에 도입한다. 이에 따라, 저전압 P채널 트랜지스터(112P)의 게이트 전극(34d)의 양측의 반도체 기판(20) 내에, P형의 저농도 확산층(92)이 형성된다. 이 후, 포토레지스트막을 박리한다(도 19 참조).Next, using the photoresist film as a mask, a P-type dopant impurity is introduced into the
다음에, 예를 들어 CVD법에 의해, 막 두께 100 ㎚의 실리콘 산화막(93)을 형성한다.Next, a
다음에, 드라이 에칭에 의해, 실리콘 산화막(93)을 이방성 에칭한다. 이에 따라, 플로팅 게이트(30a)와 컨트롤 게이트(34a)를 갖는 적층체의 측벽 부분에, 실리콘 산화막으로 이루어지는 사이드월 절연막(93)이 형성된다. 또한, 게이트 전극(34c, 34d)의 측벽 부분에 실리콘 산화막으로 이루어지는 사이드월 절연막(93)이 형성된다.Next, the
다음에, 전면에, 스핀코트법에 의해, 포토레지스트막(도시하지 않음)을 형성한다.Next, a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating.
다음에, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 고내압 N채널 트랜지스터가 형성되는 영역(6N)을 노출하는 개구부(도시하지 않음)를 포토레지스트막에 형성한다.Next, an opening (not shown) exposing the
다음에, 포토레지스트막을 마스크로 하여, N형의 도펀트 불순물을 반도체 기판(20) 내에 도입한다. 이에 따라, 고내압 N채널 트랜지스터(110N)의 게이트 전극(34c)의 양측의 반도체 기판(20) 내에, N형의 고농도 확산층(94)이 형성된다. N형의 저농도 확산층(86)과 N형의 고농도 확산층(94)에 의해 LDD 구조의 N형의 소스/드레인 확산층(96)이 형성된다. 이렇게 해서, 게이트 전극(34c)과 소스/드레인 확산층(96)을 갖는 고내압 N채널 트랜지스터(110N)가 형성된다. 고내압 N채널 트랜지스터(110N)는 고전압 회로(고내압 회로)에 이용된다. 이 후, 포토레지스트막을 박리한다.Next, an N-type dopant impurity is introduced into the
다음에, 전면에, 스핀코트법에 의해, 포토레지스트막(도시하지 않음)을 형성한다.Next, a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating.
다음에, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 고내압 P채널 트랜지스터가 형성되는 영역(6P)을 노출하는 개구부(도시하지 않음)를 포토레지스트막에 형성한다.Next, an opening (not shown) exposing the
다음에, 포토레지스트막을 마스크로 하여, P형의 도펀트 불순물을 반도체 기판(20) 내에 도입한다. 이에 따라, 고내압 P채널 트랜지스터(110P)의 게이트 전극(34c)의 양측의 반도체 기판(20) 내에 P형의 고농도 확산층(98)이 형성된다. P형의 저농도 확산층(88)과 P형의 고농도 확산층(98)에 의해, LDD 구조의 P형의 소스/드레인 확산층(100)이 형성된다. 이렇게 해서, 게이트 전극(34c)과 소스/드레인 확산층(100)을 갖는 고내압 P채널 트랜지스터(110P)가 형성된다. 고내압 P채널 트랜지스터(110P)는 고전압 회로(고내압 회로)에 이용된다. 이 후, 포토레지스트막을 박리한다.Next, using the photoresist film as a mask, a P-type dopant impurity is introduced into the
다음에, 전면에, 스핀코트법에 의해, 포토레지스트막(도시하지 않음)을 형성한다.Next, a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating.
다음에, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 섹터 셀렉트 트랜지스터가 형성되는 영역(7)을 노출하는 개구부(도시하지 않음) 및 저전압 N채널 트랜지스터가 형성되는 영역(8N)을 노출하는 개구부(도시하지 않음)를 포토레지스트막에 형성한다.Next, an opening (not shown) exposing an opening (not shown) exposing the
다음에, 포토레지스트막을 마스크로 하여, N형의 도펀트 불순물을 반도체 기판(20) 내에 도입한다. 이에 따라, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 게이트 전극(34d)의 양측의 반도체 기판(20) 내에 N형의 고농도 확산층(102)이 형성된다. 또한, 저전압 N채널 트랜지스터(112N)의 게이트 전극(34d)의 양측의 반도체 기판(20) 내에 N형의 고농도 확산층(102)이 형성된다. N형의 저농도 확산층(90)과 N형의 고농도 확산층(102)에 의해, LDD 구조의 N형의 소스/드레인 확산층(104)이 형성된다. 이렇게 해서, 게이트 전극(34d)과 소스/드레인 확산층(104)을 갖는 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST가 형성된다. 또한, 게이트 전극(34d)과 소스/드레인 확산층(104)을 갖는 저전압 N채널 트랜지스터(112N)가 형성된다. 저전압 N채널 트랜지스터(112N)는 저전압 회로에 이용된다. 이 후, 포토레지스트막을 박리한다.Next, an N-type dopant impurity is introduced into the
다음에, 전면에, 스핀코트법에 의해, 포토레지스트막(도시하지 않음)을 형성한다.Next, a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating.
다음에, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 저전압 P채널 트랜지스터가 형성되는 영역(8P)을 노출하는 개구부(도시하지 않음)를 포토레지스트막에 형성한다.Next, an opening (not shown) exposing the
다음에, 포토레지스트막을 마스크로 하여, P형의 도펀트 불순물을 반도체 기판(20) 내에 도입한다. 이에 따라, 저전압 P채널 트랜지스터(112P)의 게이트 전극(34d)의 양측의 반도체 기판(20) 내에 P형의 고농도 확산층(106)이 형성된다. P형의 저농도 확산층(92)과 P형의 고농도 확산층(106)에 의해 LDD 구조의 P형의 소스/드레인 확산층(108)이 형성된다. 이렇게 해서, 게이트 전극(34d)과 소스/드레인 확산층(108)을 갖는 저전압 P채널 트랜지스터(112P)가 형성된다. 저전압 P채널 트랜지스터(112P)는 저전압 회로에 이용된다. 이 후, 포토레지스트막을 박리한다(도 20 참조).Next, using the photoresist film as a mask, a P-type dopant impurity is introduced into the
다음에, 예를 들어 스퍼터링법에 의해, 전면에, 예를 들어 막 두께 10 ㎚의 코발트막을 형성한다.Next, a cobalt film having a thickness of 10 nm, for example, is formed on the entire surface by, for example, sputtering.
다음에, 열처리를 행함으로써, 반도체 기판(20)의 표면의 실리콘 원자와 코발트막 중의 코발트 원자를 반응시킨다. 또한, 컨트롤 게이트(34c)의 표면의 실리콘 원자와 코발트막 중의 코발트 원자를 반응시킨다. 또한, 폴리실리콘막(34d)의 표면의 실리콘 원자와 코발트막 중의 코발트 원자를 반응시킨다. 또한, 게이트 전극(34c, 34d)의 표면의 실리콘 원자와 코발트막 중의 코발트 원자를 반응시킨다. 이렇게 해서, 소스/드레인 확산층(36a, 36c) 상에 코발트 실리사이드막(38a, 38b)이 형성된다. 또한, 컨트롤 게이트(34a) 상에 코발트 실리사이드막(38c)이 형성된다. 또한, 소스/드레인 확산층(96, 100, 104, 108) 상에 코발트 실리사이드막(38e)이 형성된다. 또한, 게이트 전극(34c, 34d) 상에 코발트 실리사이드막(38f)이 형성된다.Next, the silicon atoms on the surface of the
다음에, 미반응의 코발트막을 에칭 제거한다.Next, unreacted cobalt film is removed by etching.
메모리 셀 트랜지스터 MT의 소스 확산층(36a) 상에 형성된 코발트 실리사이드막(38a)은 소스 전극으로서 기능한다. 또한, 메모리 셀 트랜지스터 MT의 드레인 확산층(36c) 상에 형성된 코발트 실리사이드막(38b)은 드레인 전극으로서 기능한다.The
고내압 트랜지스터(110N, 110P)의 소스/드레인 확산층(96, 100) 상에 형성된 코발트 실리사이드막(38e)은 소스/드레인 전극으로서 기능한다.The
섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 소스/드레인 확산층(104) 상에 형성된 코발트 실리사이드막(38e)은 소스/드레인 전극으로서 기능한다.The
저전압 트랜지스터(112N, 112P)의 소스/드레인 확산층(104, 108) 상에 형성된 코발트 실리사이드막(38e)은 소스/드레인 전극으로서 기능한다(도 21 참조).The
다음에, 전면에, 예를 들어 CVD법에 의해, 막 두께 100 ㎚의 실리콘 질화막(114)을 형성한다. 실리콘 질화막(114)은 에칭 스토퍼로서 기능하는 것이다.Next, a
다음에, 전면에, CVD법에 의해, 막 두께 1.6 ㎛의 실리콘 산화막(116)을 형성한다. 이렇게 해서, 실리콘 질화막(114)과 실리콘 산화막(116)으로 이루어지는 층간 절연막(40)이 형성된다.Next, a
다음에, CMP법에 의해, 층간 절연막(40)의 표면을 평탄화한다.Next, the surface of the
다음에, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 소스/드레인 전극(38a, 38b)에 달하는 컨택트홀(42), 코발트 실리사이드막(38e)에 달하는 컨택트홀(42) 및 코발트 실리사이드막(38f)에 달하는 컨택트홀(42)을 형성한다.Next, a
다음에, 전면에, 스퍼터링법에 의해, Ti막과 TiN막으로 이루어지는 배리어층(도시하지 않음)을 형성한다.Next, a barrier layer (not shown) made of a Ti film and a TiN film is formed on the entire surface by sputtering.
다음에, 전면에, 예를 들어 CVD법에 의해, 막 두께 300 ㎚의 텅스텐막(44)을 형성한다.Next, a
다음에, CMP법에 의해, 층간 절연막(40)의 표면이 노출될 때까지 텅스텐막(44) 및 배리어막을 연마한다. 이렇게 해서, 컨택트홀(42) 내에, 예를 들어 텅스텐으로 이루어지는 도체 플러그(44)가 매립된다.Next, the
다음에, 예를 들어 스퍼터링법에 의해, 도체 플러그(44)가 매립된 층간 절연막(40) 상에, Ti막, TiN막, Al막, Ti막 및 TiN막을 순차 적층하여 이루어지는 적층막(46)을 형성한다.Next, a
다음에, 포토리소그래피 기술을 이용하여 적층막(46)을 패터닝한다. 이에 따라, 적층막으로 이루어지는 배선(제1 금속 배선층)(46)이 형성된다(도 22 및 도 23 참조).Next, the
다음에, 도 24 및 도 25에 나타내는 바와 같이, 예를 들어 고밀도 플라즈마 CVD법에 의해, 막 두께 700 ㎚의 실리콘 산화막(118)을 형성한다.Next, as shown in FIGS. 24 and 25, a
다음에, TEOSCVD법에 의해 실리콘 산화막(120)을 형성한다. 실리콘 산화막(118)과 실리콘 산화막(120)에 의해 층간 절연막(48)이 형성된다.Next, the
다음에, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 배선(46)에 달하는 컨택트홀(50)을 층간 절연막(48)에 형성한다.Next, a
다음에, 전면에, 스퍼터링법에 의해, Ti막과 TiN막으로 이루어지는 배리어층(도시하지 않음)을 형성한다.Next, a barrier layer (not shown) made of a Ti film and a TiN film is formed on the entire surface by sputtering.
다음에, 전면에, 예를 들어 CVD법에 의해, 막 두께 300 ㎚의 텅스텐막(52)을 형성한다.Next, a
다음에, CMP법에 의해 층간 절연막(48)의 표면이 노출될 때까지 텅스텐막(52) 및 배리어막을 연마한다. 이렇게 해서, 컨택트홀(50) 내에, 예를 들어 텅스텐으로 이루어지는 도체 플러그(52)가 매립된다.Next, the
다음에, 예를 들어 스퍼터링법에 의해, 도체 플러그(52)가 매립된 층간 절연막(48) 상에, Ti막, TiN막, Al막, Ti막 및 TiN막을 순차 적층하여 이루어지는 적층막(54)을 형성한다.Next, a
다음에, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 적층막(54)을 패터닝한다. 이에 따라, 적층막으로 이루어지는 배선(제2 금속 배선층)(54)이 형성된다.Next, the
다음에, 예를 들어 고밀도 플라즈마 CVD법에 의해, 실리콘 산화막(122)을 형성한다.Next, a
다음에, TEOSCVD법에 의해 실리콘 산화막(124)을 형성한다. 실리콘 산화막(122)과 실리콘 산화막(124)에 의해 층간 절연막(56)이 형성된다.Next, a
다음에, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 배선(54)에 달하는 컨택트홀(58)을 층간 절연막(56)에 형성한다.Next, a
다음에, 전면에, 스퍼터링법에 의해, Ti막과 TiN막으로 이루어지는 배리어층(도시하지 않음)을 형성한다.Next, a barrier layer (not shown) made of a Ti film and a TiN film is formed on the entire surface by sputtering.
다음에, 전면에, 예를 들어 CVD법에 의해, 막 두께 300 ㎚의 텅스텐막(60)을 형성한다.Next, a 300 nm-
다음에, CMP법에 의해, 층간 절연막(56)의 표면이 노출될 때까지 텅스텐막(60) 및 배리어막을 연마한다. 이렇게 해서, 컨택트홀(58) 내에, 예를 들어 텅스텐으로 이루어지는 도체 플러그(60)가 매립된다.Next, the
다음에, 예를 들어 스퍼터링법에 의해, 도체 플러그(60)가 매립된 층간 절연막(56) 상에, 적층막(62)을 형성한다.Next, a
다음에, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 적층막(62)을 패터닝한다. 이에 따라, 적층막으로 이루어지는 배선(제3 금속 배선층)(62)이 형성된다.Next, the
다음에, 예를 들어 고밀도 플라즈마 CVD법에 의해, 실리콘 산화막(126)을 형성한다.Next, a
다음에, TEOSCVD법에 의해, 실리콘 산화막(128)을 형성한다. 실리콘 산화막(126)과 실리콘 산화막(128)에 의해 층간 절연막(130)이 형성된다.Next, a
다음에, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 배선(62)에 달하는 컨택트홀(132)을 층간 절연막(130)에 형성한다.Next, a
다음에, 전면에, 스퍼터링법에 의해, Ti막과 TiN막으로 이루어지는 배리어층(도시하지 않음)을 형성한다.Next, a barrier layer (not shown) made of a Ti film and a TiN film is formed on the entire surface by sputtering.
다음에, 전면에, 예를 들어 CVD법에 의해, 막 두께 300 ㎚의 텅스텐막(134)을 형성한다.Next, a tungsten film 134 having a film thickness of 300 nm is formed on the entire surface by, for example, a CVD method.
다음에, CMP법에 의해, 층간 절연막(130)의 표면이 노출될 때까지 텅스텐막(134) 및 배리어막을 연마한다. 이렇게 해서, 컨택트홀(132) 내에, 예를 들어 텅스텐으로 이루어지는 도체 플러그(도시하지 않음)(134)가 매립된다.Next, the tungsten film 134 and the barrier film are polished by a CMP method until the surface of the
다음에, 예를 들어 스퍼터링법에 의해, 도체 플러그(134)가 매립된 층간 절연막(130) 상에 적층막(136)을 형성한다.Next, a
다음에, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 적층막(136)을 패터닝한다. 이에 따라, 적층막으로 이루어지는 배선(제4 금속 배선층)(136)이 형성된다.Next, the
다음에, 예를 들어 고밀도 플라즈마 CVD법에 의해, 실리콘 산화막(138)을 형성한다.Next, a
다음에, TEOSCVD법에 의해, 실리콘 산화막(140)을 형성한다. 실리콘 산화막(138)과 실리콘 산화막(140)에 의해 층간 절연막(142)이 형성된다.Next, a
다음에, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 배선(136)에 달하는 컨택트홀(143)을 층간 절연막(142)에 형성한다.Next, a
다음에, 전면에, 스퍼터링법에 의해, Ti막과 TiN막으로 이루어지는 배리어층(도시하지 않음)을 형성한다.Next, a barrier layer (not shown) made of a Ti film and a TiN film is formed on the entire surface by sputtering.
다음에, 전면에, 예를 들어 CVD법에 의해, 막 두께 300 ㎚의 텅스텐막(146)을 형성한다.Next, a
다음에, CMP법에 의해, 층간 절연막(142)의 표면이 노출될 때까지 텅스텐막(146) 및 배리어막을 연마한다. 이렇게 해서, 컨택트홀(143) 내에, 예를 들어 텅스텐으로 이루어지는 도체 플러그(144)가 매립된다.Next, the
다음에, 예를 들어 스퍼터링법에 의해, 도체 플러그(144)가 매립된 층간 절연막(142) 상에 적층막(145)을 형성한다.Next, a
다음에, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 적층막(145)을 패터닝한다. 이에 따라, 적층막으로 이루어지는 배선(제5 금속 배선층)(145)이 형성된다.Next, the
다음에, 예를 들어 고밀도 플라즈마 CVD법에 의해, 실리콘 산화막(146)을 형성한다.Next, a
다음에, 플라즈마 CVD법에 의해, 막 두께 1 ㎛의 실리콘 질화막(148)을 형성한다.Next, a
이렇게 해서 본 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치가 제조된다.Thus, the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment is manufactured.
(변형예)(Modified example)
다음에, 본 실시형태의 변형예에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치에 대해서 도 26을 이용하여 설명한다. 도 26은, 본 변형예에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치를 나타내는 단면도이다.Next, a nonvolatile semiconductor memory device according to a modification of the present embodiment will be described with reference to FIG. 26 is a cross-sectional view showing a nonvolatile semiconductor memory device according to the present modification.
본 변형예에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치는, 메모리 셀 어레이 영역(2)에 있어서의 N형 웰(N형의 확산층)과 섹터 셀렉트 트랜지스터 형성 영역(7)에 있어서의 N형 웰(N형의 확산층)이 일체로 형성되어 있는 것에 주된 특징이 있다.The N-type well (N-type diffusion layer) in the memory
도 26에 나타내는 바와 같이, 메모리 셀 어레이 영역(2) 및 섹터 셀렉트 트랜지스터 형성 영역(7)에는, N형 웰(N형의 확산층)(24a)이 형성되어 있다. 이러한 N형 웰(24a)은 각각의 섹터 SCT마다 형성되어 있다.As shown in Fig. 26, an N-type well (N-type diffusion layer) 24a is formed in the memory
메모리 셀 어레이 영역(2)에 있어서의 N형 웰(24a) 내에는 P형 웰(26)이 형성되어 있다.In the N-
섹터 셀렉트 트랜지스터 형성 영역(7)에 있어서의 N형 웰(24a) 내에는 P형 웰(74PS)이 형성되어 있다.In the N-
P형 웰(74PS)과 P형 웰(26)은, N형 웰(24a)에 의해 전기적으로 분리되어 있다.The P-type well 74PS and the P-type well 26 are electrically separated by the N-
이와 같이, 메모리 셀 어레이 영역(2)에 있어서의 N형 웰(24a)과 섹터 셀렉트 트랜지스터 형성 영역(7)에 있어서의 N형 웰(24a)이 일체로 형성되어 있어도 좋다.In this manner, the N-
[제2 실시형태][Second Embodiment]
제2 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치 및 그 판독 방법, 기록 방법, 소거 방법과 이 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 도 27 내지 도 55를 이용하여 설명한다. 도 1 내지 도 26에 나타내는 제1 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치 등과 동일한 구성 요소에는, 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략 또는 간결하게 한다.A nonvolatile semiconductor memory device, a reading method, a recording method, an erasing method and a manufacturing method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 27 to 55. FIG. The same components as those of the nonvolatile semiconductor memory device or the like according to the first embodiment shown in Figs. 1 to 26 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.
(비휘발성 반도체 기억 장치)(Nonvolatile semiconductor memory device)
우선, 본 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치에 대해서 도 27 내지 도 36을 이용하여 설명한다. 도 27은 본 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치를 나타내는 회로도이다. 도 28은 본 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 단면도이다.First, a nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 27 to 36. FIG. 27 is a circuit diagram showing a nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment. 28 is a cross-sectional view of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment.
도 27에 나타내는 바와 같이, 선택 트랜지스터 ST와, 선택 트랜지스터 ST에 접속된 메모리 셀 트랜지스터 MT 에 의해 메모리 셀 MC이 형성되어 있다. 선택 트랜지스터 ST의 소스는, 메모리 셀 트랜지스터 MT의 드레인에 접속되어 있다. 보다 구체적으로는, 선택 트랜지스터 ST의 소스와 메모리 셀 트랜지스터 MT의 드레인은, 하나의 불순물 확산층(36b)에 의해 일체로 형성되어 있다(도 28 참조).27, the memory cell MC is formed by the selection transistor ST and the memory cell transistor MT connected to the selection transistor ST. The source of the selection transistor ST is connected to the drain of the memory cell transistor MT. More specifically, the source of the selection transistor ST and the drain of the memory cell transistor MT are formed integrally with one
동일한 열에 존재하는 복수의 선택 트랜지스터 ST의 드레인은, 로컬 비트선 LBL에 의해 공통 접속되어 있다.The drains of the plurality of select transistors ST existing in the same column are connected in common by the local bit lines LBL.
동일한 행에 존재하는 복수의 메모리 셀 트랜지스터 MT의 컨트롤 게이트는, 제1 워드선 CG에 의해 공통 접속되어 있다.The control gates of the plurality of memory cell transistors MT existing in the same row are commonly connected by the first word line CG.
또한, 도 27에 있어서는, 복수의 제1 워드선 CG 중의 제1 워드선 CG11, CG12, CG21, CG22이 나타나 있다.27, first word lines CG11, CG12, CG21, and CG22 of a plurality of first word lines CG are shown.
동일한 행에 존재하는 복수의 선택 트랜지스터 ST의 셀렉트 게이트는, 제2 워드선 SG에 의해 공통 접속되어 있다.The select gates of the plurality of select transistors ST existing in the same row are connected in common by the second word line SG.
또한, 도 27에 있어서는, 복수의 제2 워드선 SG 중의 제2 워드선 SG11, SG12, SG21, SG22이 나타나 있다.27, the second word lines SG11, SG12, SG21, and SG22 of the plurality of second word lines SG are shown.
동일한 행에 존재하는 복수의 메모리 셀 트랜지스터 MT의 소스는, 소스선 SL에 의해 공통 접속되어 있다. 상호 인접하는 행의 메모리 셀 트랜지스터 MT의 소스는, 공통의 소스선 SL에 의해 접속되어 있다.The sources of the plurality of memory cell transistors MT existing in the same row are connected in common by the source line SL. The sources of the memory cell transistors MT in mutually adjacent rows are connected by a common source line SL.
또한, 도 27에 있어서는, 복수의 소스선 SL 중의 소스선 SL11, SL21이 나타나 있다.In Fig. 27, the source lines SL11 and SL21 of the plurality of source lines SL are shown.
각각의 섹터에는, 복수의 섹터 셀렉트 트랜지스터(섹터 선택 트랜지스터) SST가 설치되어 있다. 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST로서는, 내압이 비교적 낮은 저전압 트랜지스터가 이용되고 있다.In each sector, a plurality of sector select transistors (sector select transistors) SST are provided. As the sector select transistor SST, a low-voltage transistor having a relatively low withstand voltage is used.
도 33은, 각각의 구성 요소에 사용되고 있는 트랜지스터의 종별, 트랜지스터의 내압 및 트랜지스터의 게이트 절연막의 막 두께를 나타내는 도면이다.33 is a diagram showing the type of the transistor used in each component, the breakdown voltage of the transistor, and the film thickness of the gate insulating film of the transistor.
도 33에 나타내는 바와 같이, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST로서는, 정격 전압이 예를 들어 3 V인 저전압 트랜지스터(3 VTr)가 이용되고 있다. 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 내압은, 예를 들어 6 V 정도이다. 또한, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 게이트 절연막(77)의 막 두께는, 예를 들어 6 ㎚ 정도이다. 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 게이트 절연막(77)은, 후술하는 제2 저전압 트랜지스터(113N, 113P)(도 55 참조)와 동일한 게이트 절연막에 의해 형성되어 있다. 이 때문에, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 게이트 절연막(77)의 막 두께는, 제2 저전압 트랜지스터(113N, 113P)의 게이트 절연막(77)의 막 두께와 동일하게 되어 있다.As shown in Fig. 33, a low-voltage transistor 3 VTr having a rated voltage of, for example, 3 V is used as the sector select transistor SST. The breakdown voltage of the sector select transistor SST is about 6 V, for example. The film thickness of the
섹터 셀렉트 트랜지스터 SST는, 고내압 트랜지스터(110N, 110P)(도 54 참조)와 비교하여, 게이트 길이가 짧고, 게이트 절연막(77)의 막 두께가 얇으며, 구동 전류가 크다. 본 실시형태에서는, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST로서 저전압 트랜지스터가 이용되고 있기 때문에, 큰 판독 전류를 얻을 수 있다. 이 때문에, 본 실시형태에서는, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 고속으로 판정할 수 있고, 나아가서는, 고속의 판독을 실현하는 것이 가능하다.The sector select transistor SST has a short gate length, a thin film thickness of the
동일한 열에 존재하는 복수의 메모리 셀 트랜지스터 MT의 드레인을 공통 접속하는 로컬 비트선 LBL은, 섹터 셀렉트 트랜지스터(섹터 선택 트랜지스터) SST의 소스에 각각 접속되어 있다.The local bit lines LBL for commonly connecting the drains of the plurality of memory cell transistors MT existing in the same column are connected to the sources of the sector select transistors (sector select transistors) SST, respectively.
동일한 열에 존재하는 복수의 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 드레인은, 메인 비트선(비트선, 글로벌 비트선) MBL에 의해 공통 접속되어 있다. 각각의 로컬 비트선 LBL은, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST를 통하여 메인 비트선 MBL에 전기적으로 접속되어 있다.The drains of the plurality of sector select transistors SST existing in the same column are commonly connected by a main bit line (bit line, global bit line) MBL. Each of the local bit lines LBL is electrically connected to the main bit line MBL through the sector select transistor SST.
또한, 도 27에 있어서는, 복수의 메인 비트선 MBL 중의 메인 비트선 MBL1, MBL2이 나타나 있다.In Fig. 27, main bit lines MBL1 and MBL2 of a plurality of main bit lines MBL are shown.
섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 게이트는, 섹터 셀렉트선(섹터 선택선) SSL에 의해 공통 접속되어 있다. 또한, 도 27에 있어서는, 복수의 섹터 셀렉트선 SSL 중의 섹터 셀렉트선 SSL11, SSL12, SSL21, SSL22를 나타내고 있다.The gates of the sector select transistors SST are commonly connected by a sector select line (sector select line) SSL. 27, the sector select lines SSL11, SSL12, SSL21, and SSL22 in the plurality of sector select lines SSL are shown.
섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 드레인을 공통 접속하는 복수의 메인 비트선 MBL은, 전압 완충 트랜지스터(보호 트랜지스터(BT)의 소스에 접속되어 있다. 전압 완충 트랜지스터 BT의 드레인은 열 디코더(12)에 접속되어 있다.A plurality of main bit lines MBL for commonly connecting the drains of the sector select transistors SST are connected to the source of a voltage buffer transistor (the protection transistor BT). The drain of the voltage buffer transistor BT is connected to the
전압 완충 트랜지스터 BT로서는, 제1 저전압 트랜지스터(저내압 트랜지스터)가 이용되고 있다. 도 33에 나타내는 바와 같이, 전압 완충 트랜지스터 BT로서는, 정격 전압이 예를 들어 1.8 V인 제1 저전압 트랜지스터(1.8 VTr)가 이용되고 있다. 전압 완충 트랜지스터 BT의 내압은, 예를 들어 3 V 정도이다. 또한, 전압 완충 트랜지스터 BT의 게이트 절연막(79)(도 55 참조)의 막 두께는, 예를 들어 3 ㎚ 정도이다.As the voltage buffering transistor BT, a first low-voltage transistor (low-voltage transistor) is used. As shown in Fig. 33, a first low-voltage transistor (1.8 VTr) having a rated voltage of, for example, 1.8 V is used as the voltage buffer transistor BT. The breakdown voltage of the voltage buffer transistor BT is, for example, about 3 V. [ The film thickness of the gate insulating film 79 (see FIG. 55) of the voltage buffer transistor BT is, for example, about 3 nm.
도 28의 (a)에 나타내는 바와 같이, 각각의 섹터 SCT에서의 전압 완충 트랜지스터 형성 영역(11)에는, 반도체 기판(20) 내에 형성된 N형 웰(N형의 확산층)(25)과, N형 웰(25) 내에 형성된 P형 웰(74PB)이 형성되어 있다. 전압 완충 트랜지스터 BT는, 이러한 트리플웰 상에 형성되어 있다.28A, in the voltage buffering
열 디코더(12)는, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 드레인을 공통 접속하는 복수의 메인 비트선 MBL의 전위를 제어하는 것이다. 열 디코더(12)는, 비교적 낮은 전압으로 동작하는 저전압 회로에 의해 형성되어 있다.The
열 디코더(12)의 저전압 회로에는 제1 저전압 트랜지스터(111N, 111P)(도 55 참조)가 이용되고 있다. 제1 저전압 트랜지스터(111N, 111P)는, 후술하는 제2 저전압 트랜지스터(113N, 113P)보다 정격 전압이 낮은 트랜지스터이다. 제1 저전압 트랜지스터(111N, 111P)는, 제2 저전압 트랜지스터(113N, 113P)와 비교하여 게이트 절연막(79)의 막 두께가 얇다. 도 33에 나타내는 바와 같이, 열 디코더(12)에는, 정격 전압이 예컨대 1.8 V인 제1 저전압 트랜지스터(1.8 VTr)가 이용되고 있다. 열 디코더(12)에 이용되고 있는 제1 저전압 트랜지스터(111N, 111P)의 내압은, 예컨대 3 V 정도이다. 또한, 열 디코더(12)에 이용되고 있는 제1 저전압 트랜지스터(111N, 111P)의 게이트 절연막(79)의 막 두께는, 예컨대 3 ㎚ 정도이다. 열 디코더(12)에 제1 저전압 트랜지스터(111N, 111P)를 이용하고 있는 것은, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 고속으로 판독하는 것을 가능하게 하기 때문이다.The first low-
열 디코더(12)에는, 메인 비트선 MBL에 흐르는 전류를 검출하는 센스 앰프(13)가 접속되어 있다.The
도 33에 나타내는 바와 같이, 센스 앰프(13)에는, 정격 전압이 예를 들어 1.8 V인 제1 저전압 트랜지스터(1.8 VTr)가 이용되고 있다. 센스 앰프(13)에 이용되고 있는 제1 저전압 트랜지스터(111N, 111P)의 내압은, 예를 들어 3 V 정도이다. 또한, 센스 앰프(13)에 이용되고 있는 제1 저전압 트랜지스터(111N, 111P)의 게이트 절연막(79)의 막 두께는, 예를 들어 3 ㎚ 정도이다.As shown in Fig. 33, a first low-voltage transistor (1.8 VTr) having a rated voltage of, for example, 1.8 V is used for the
메모리 셀 트랜지스터 MT의 컨트롤 게이트를 공통 접속하는 복수의 제1 워드선 CG는, 제1 행 디코더(14)에 접속되어 있다. 제1 행 디코더(14)는, 메모리 셀 트랜지스터 MT의 컨트롤 게이트(34a)를 공통 접속하는 복수의 제1 워드선 CG의 전위를 각각 제어하는 것이다. 제1 행 디코더(14)는, 고전압 회로에 의해 형성되어 있다. 제1 행 디코더(14)의 고전압 회로에는, 고전압 트랜지스터(110N, 110P)(도 28, 도 54 참조)가 이용되고 있다. 도 33에 나타내는 바와 같이, 제1 행 디코더(14)에는, 정격 전압이 예를 들어 10 V인 고내압 트랜지스터(10 VTr)가 이용되고 있다. 제1 행 디코더(14)에 이용되고 있는 고내압 트랜지스터(110N, 110P)의 내압은, 예를 들어 12 V 정도이다. 또한, 제1 행 디코더(14)에 이용되고 있는 고내압 트랜지스터(110N, 110P)의 게이트 절연막(76)의 막 두께는, 예를 들어 16 ㎚ 정도이다.A plurality of first word lines CG for commonly connecting the control gates of the memory cell transistors MT are connected to the
또한, 제1 행 디코더(14)에 고내압 트랜지스터(110N, 110P)를 이용하고 있는 것은, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 정보를 기록할 때나 정보를 소거할 때에 워드선 WL에 고전압을 인가해야 하기 때문이다.The reason why the
선택 트랜지스터 ST의 셀렉트 게이트(30b)를 공통 접속하는 복수의 제2 워드선 SG은, 제2 행 디코더(16)에 접속되어 있다. 제2 행 디코더(16)는, 복수의 제2 워드선 SG의 전위를 각각 제어하는 것이다. 제2 행 디코더(16)는, 저전압 회로에 의해 형성되어 있다. 제2 행 디코더(16)의 저전압 회로에는, 제1 저전압 트랜지스터(111N, 111P)가 이용되고 있다. 도 33에 나타내는 바와 같이, 제2 행 디코더(16)에는, 정격 전압이 예를 들어 1.8 V인 저전압 트랜지스터(1.8 VTr)가 이용되고 있다. 제2 행 디코더(16)에 이용되고 있는 제1 저전압 트랜지스터(111N, 111P)의 내압은, 예를 들어 3 V 정도이다. 또한, 제2 행 디코더(16)에 이용되고 있는 제1 저내압 트랜지스터(111N, 111P)의 게이트 절연막(79)의 막 두께는, 예를 들어 3 ㎚ 정도이다.A plurality of second word lines SG connecting the
메모리 셀 트랜지스터 MT의 소스를 공통 접속하는 소스선 SL은, 제3 행 디코더(18)에 접속되어 있다. 제3 행 디코더(18)는 복수의 소스선 SL의 전위를 각각 제어하는 것이다. 제3 행 디코더(18)는 고전압 회로에 의해 형성되어 있다. 제3 행 디코더(18)의 고전압 회로에는, 고전압 트랜지스터(110N, 110P)가 이용되고 있다. 도 33에 나타내는 바와 같이, 제3 행 디코더(18)에는, 정격 전압이 예를 들어 10 V인 고내압 트랜지스터(10 VTr)가 이용되고 있다. 제3 행 디코더(18)에 이용되고 있는 고내압 트랜지스터(110N, 110P)의 내압은, 예를 들어 12 V 정도이다. 또한, 제3 행 디코더(18)에 이용되고 있는 고내압 트랜지스터(110N, 110P)의 게이트 절연막(76)의 막 두께는, 예를 들어 16 ㎚ 정도이다.The source line SL for commonly connecting the sources of the memory cell transistors MT is connected to the
섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 게이트를 공통 접속하는 복수의 섹터 셀렉트선 SSL은, 제1 제어 회로(제1 제어부)(23)에 접속되어 있다. 제1 제어 회로(23)는, 복수의 섹터 셀렉트선 SSL의 전위를 제어하는 것이다. 제1 제어 회로(23)는, 비교적 낮은 전압으로 동작하는 저전압 회로에 의해 형성되어 있다.A plurality of sector select lines SSL for commonly connecting the gates of the sector select transistors SST are connected to a first control circuit (first control section) The
제1 제어 회로(23)의 저전압 회로에는, 제2 저전압 트랜지스터(제2 저내압 트랜지스터)(113N, 113P)(도 55 참조)가 이용되고 있다. 도 33에 나타내는 바와 같이, 제1 제어 회로(23)에는, 정격 전압이 예를 들어 3 V인 제2 저전압 트랜지스터(3 VTr)가 이용되고 있다. 제1 제어 회로(23)에 이용되고 있는 제2 저전압 트랜지스터(113N, 113P)의 내압은, 예를 들어 6 V 정도이다. 또한, 제1 제어 회로(23)에 이용되고 있는 제2 저전압 트랜지스터(113N, 113P)의 게이트 절연막(77)의 막 두께는, 예를 들어 6 ㎚ 정도이다.The second low-voltage transistor (second low-voltage transistor) 113N, 113P (see FIG. 55) is used for the low-voltage circuit of the
전압 완충 트랜지스터 BT의 게이트 BG는 제2 제어 회로(29)에 전기적으로 접속되어 있다. 제2 제어 회로(29)는 전압 완충 트랜지스터의 게이트 BG의 전위를 제어하는 것이다. 제2 제어 회로(29)는, 비교적 낮은 전압으로 동작하는 저전압 회로에 의해 형성되어 있다.The gate BG of the voltage buffer transistor BT is electrically connected to the
제2 제어 회로(29)의 저전압 회로에는 제2 저전압 트랜지스터(제2 저내압 트랜지스터)(113N, 113P)가 이용되고 있다. 도 33에 나타내는 바와 같이, 제2 제어 회로(29)에는, 정격 전압이 예를 들어 3 V인 제2 저전압 트랜지스터(3 VTr)가 이용되고 있다. 제2 제어 회로(29)에 이용되고 있는 제2 저전압 트랜지스터(113N, 113P)의 내압은, 예를 들어 6 V 정도이다. 또한, 제2 제어 회로(29)에 이용되고 있는 제2 저전압 트랜지스터(113N, 113P)의 게이트 절연막(77)의 막 두께는, 예를 들어 6 ㎚ 정도이다.The second low-voltage transistor (second low-voltage transistor) 113N, 113P is used for the low-voltage circuit of the
각각의 P형 웰(26)은, 제1 전압 인가 회로(15)에 전기적으로 접속되어 있다. 제1 전압 인가 회로(15)는, P형 웰(26)의 전위 VB1를 제어하는 것이다. 제1 전압 인가 회로(15)는 고전압 회로에 의해 형성되어 있다. 제1 전압 인가 회로(15)의 고전압 회로에는 고내압 트랜지스터(110N, 110P)가 이용되고 있다. 도 33에 나타내는 바와 같이, 제1 전압 인가 회로(15)에는, 정격 전압이 예를 들어 10 V인 고내압 트랜지스터(10 VTr)가 이용되고 있다. 제1 전압 인가 회로(15)에 이용되고 있는 고내압 트랜지스터(110N, 110P)의 내압은, 예를 들어 12 V 정도이다. 또한, 제1 전압 인가 회로(15)에 이용되고 있는 고내압 트랜지스터(110N, 110P)의 게이트 절연막(76)의 막 두께는, 예를 들어 16 ㎚ 정도이다.Each of the P-
또한, 제1 전압 인가 회로(15)에 고내압 트랜지스터(110N, 110P)를 이용하고 있는 것은, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 소거할 때에, P형 웰(26)에 고전압을 인가해야 하기 때문이다.The use of the
각각의 P형 웰(74PS)은 제2 전압 인가 회로(17)에 전기적으로 접속되어 있다. 제2 전압 인가 회로(16)는 P형 웰(74PS)의 전위 VB2를 제어하는 것이다. 제2 전압 인가 회로(16)는 고전압 회로에 의해 형성되어 있다. 제2 전압 인가 회로(17)의 고전압 회로에는, 고내압 트랜지스터(110N, 110P)가 이용되고 있다. 구체적으로는, 도 33에 나타내는 바와 같이, 제2 전압 인가 회로(17)에는, 정격 전압이 예를 들어 10 V인 고내압 트랜지스터(10 VTr)가 이용되고 있다. 제2 전압 인가 회로(17)에 이용되고 있는 고내압 트랜지스터(110N, 110P)의 내압은, 예를 들어 12 V 정도이다. 또한, 제2 전압 인가 회로(17)에 이용되고 있는 고내압 트랜지스터(110N, 110P)의 게이트 절연막(76)의 막 두께는, 예를 들어 16 ㎚ 정도이다.Each of the P-type wells 74PS is electrically connected to the second
P형 웰(74PB)은, 제3 전압 인가 회로(제3 전압 인가부)(19)에 전기적으로 접속되어 있다. 제3 전압 인가 회로(19)는, P형 웰(74PB)의 전위 VB3를 제어하는 것이다. 제3 전압 인가 회로(19)는 저전압 회로에 의해 형성되어 있다. 제3 전압 인가 회로(19)의 저전압 회로에는, 제2 저전압 트랜지스터가 이용되고 있다. 구체적으로는, 도 33에 나타내는 바와 같이, 제3 전압 인가 회로(19)에는, 정격 전압이 예를 들어 3 V인 제2 저전압 트랜지스터(3 VTr)(113N, 113P)가 이용되고 있다. 제3 전압 인가 회로(19)에 이용되고 있는 제2 저전압 트랜지스터(113N, 113P)의 내압은, 예를 들어 6 V 정도이다. 또한, 제3 전압 인가 회로(19)에 이용되고 있는 제2 저전압 트랜지스터(113N, 113P)의 게이트 절연막(77)의 막 두께는, 예를 들어 6 ㎚ 정도이다.The P-type well 74PB is electrically connected to the third voltage application circuit (third voltage application unit) The third
다음에, 본 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 구조를 도 28 내지 도 32를 이용하여 설명한다. 도 29는 본 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 메모리 셀 어레이를 나타내는 평면도이다. 도 30은 도 29의 C-C'를 따라 취한 단면도이다. 도 31은 도 29의 D-D'를 따라 취한 단면도이다. 도 32는 도 29의 E-E'를 따라 취한 단면도이다.Next, the structure of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 28 to 32. FIG. 29 is a plan view showing a memory cell array of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment. 30 is a cross-sectional view taken along line C-C 'in Fig. 31 is a cross-sectional view taken along line D-D 'in Fig. 32 is a cross-sectional view taken along line E-E 'in Fig.
도 28의 (a)에 나타내는 바와 같이, 메모리 셀 어레이 영역(2)에 있어서의 반도체 기판(20) 내에는, N형 웰(N형의 확산층)(24)이 형성되어 있다. 이러한 N형 웰(24)은 각각의 섹터 SCT(도 27 참조)마다 형성된다. N형 웰(24) 내에는, P형 웰(26)이 형성되어 있다. P형 웰(26)은, N형 웰(24)에 의해, 반도체 기판(20)과 전기적으로 분리되어 있다. 이와 같이, 메모리 셀 어레이 영역(2)에는, 트리플웰이 형성되어 있다.As shown in FIG. 28A, an N-type well (N-type diffusion layer) 24 is formed in the
P형 웰(26) 상에는 터널 절연막(28a)을 개재하여 플로팅 게이트(30a)가 형성되어 있다. 플로팅 게이트(30a)는, 각각의 소자 영역(21)마다 전기적으로 분리되어 있다(도 32 참조).A floating
플로팅 게이트(30a) 상에는, 절연막(32a)을 개재하여 컨트롤 게이트(34a)가 형성되어 있다. 동일한 행에 존재하는 메모리 셀 트랜지스터 MT의 컨트롤 게이트(34a)는 공통 접속되어 있다. 바꾸어 말하면, 플로팅 게이트(30) 상에는, 절연막(32)을 개재하여 컨트롤 게이트(34a)를 공통 접속하는 제1 워드선 CG이 형성되어 있다.A
P형 웰(26) 상에는, 플로팅 게이트(30a)와 병행하여, 선택 트랜지스터 ST의 셀렉트 게이트(30b)가 형성되어 있다. 동일한 행에 존재하는 선택 트랜지스터 ST의 셀렉트 게이트(30b)는 공통 접속되어 있다. 바꾸어 말하면, 반도체 기판(20) 상에는, 게이트 절연막(28b)을 개재하여 셀렉트 게이트(30b)를 공통 접속하는 제2 워드선 SG이 형성되어 있다. 선택 트랜지스터 ST의 게이트 절연막(28b)의 막 두께는, 메모리 셀 트랜지스터 MT의 터널 절연막(28a)의 막 두께와 동일하게 되어 있다.A
셀렉트 게이트(30b) 상에는, 절연막(32b)을 개재하여 폴리실리콘층(도전층)(34b)이 형성되어 있다.A polysilicon layer (conductive layer) 34b is formed on the
플로팅 게이트(30a)의 양측의 반도체 기판(20) 내와, 셀렉트 게이트(30b)의 양측의 반도체 기판(20) 내에는 N형의 불순물 확산층(36a, 36b, 36c)이 형성되어 있다. 상호 인접하는 메모리 셀 트랜지스터 MT의 소스는, 동일한 불순물 확산층(36a)에 의해 형성되어 있다. 메모리 셀 트랜지스터 MT의 드레인을 구성하는 불순물 확산층(36b)과 선택 트랜지스터 ST의 소스를 구성하는 불순물 확산층(36b)은, 동일한 불순물 확산층(36b)에 의해 형성되어 있다.N type
플로팅 게이트(30a)와 컨트롤 게이트(34a)를 갖는 적층체의 측벽 부분에는, 사이드월 절연막(37)이 형성되어 있다.A
또한, 셀렉트 게이트(30b)와 폴리실리콘층(34b)을 갖는 적층체의 측벽 부분에는, 사이드월 절연막(37)이 형성되어 있다.A
메모리 셀 트랜지스터 MT의 소스 영역(36a) 상, 선택 트랜지스터 ST의 드레인 영역(36c) 상, 컨트롤 게이트(34a)의 상부, 및 폴리실리콘층(34b)의 상부에는, 예를 들어 코발트 실리사이드로 이루어지는 실리사이드층(38a∼38d)이 각각 형성되어 있다. 소스 전극(36a) 상의 실리사이드층(38a)은, 소스 전극으로서 기능한다. 드레인 전극(36c) 상의 실리사이드층(38c)은, 드레인 전극으로서 기능한다.On the
이렇게 해서, 플로팅 게이트(30a)와 컨트롤 게이트(34a)와 소스/드레인 확산층(36a, 36b)을 갖는 메모리 셀 트랜지스터 MT가 P형 웰(26) 상에 형성되어 있다.Thus, the memory cell transistor MT having the floating
또한, 셀렉트 게이트(30b)와 소스/드레인 확산층(36b, 36c)을 갖는 선택 트랜지스터 ST가 P형 웰(26) 상에 형성되어 있다.A selection transistor ST having a
이렇게 해서, 본 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 메모리 셀 어레이가 형성되어 있다.Thus, the memory cell array of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment is formed.
섹터 셀렉트 트랜지스터 형성 영역(7)에 있어서의 반도체 기판(20) 내에는, N형 웰(N형의 확산층)(25)이 형성되어 있다. N형 웰(25) 내에는, P형 웰(74PS)이 형성되어 있다. P형 웰(74PS)은 N형 웰(25)에 의해 반도체 기판(20)과 전기적으로 분리되어 있다.In the
P형 웰(74PS) 상에는, 게이트 절연막(77)을 개재하여 게이트 전극(34d)이 형성되어 있다. 게이트 전극(34d)의 양측의 반도체 기판(20) 내에는, N형의 불순물 확산층인 소스/드레인 확산층(104)이 형성되어 있다.A
이렇게 해서, 게이트 전극(34d)과 소스/드레인 확산층(104)을 갖는 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST가, P형 웰(74PS) 상에 형성되어 있다.In this way, the sector select transistor SST having the
P형 웰(74PS)과 P형 웰(26)은, N형 웰(24, 25)에 의해 전기적으로 서로 분리되어 있다.The P-type well 74PS and the P-type well 26 are electrically separated from each other by the N-
섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 소스 확산층(104)과 메모리 셀 트랜지스터 MT의 드레인 확산층(36c)은 로컬 비트선 LBL에 의해 전기적으로 접속되어 있다.The
또한, 전압 완충 트랜지스터가 형성되는 영역(11)에는, N형 웰(N형의 확산층)(25)이 형성되어 있다. N형 웰(25) 내에는, P형 웰(74PB)이 형성되어 있다. P형 웰(74PB)은 N형 웰(25)에 의해 반도체 기판(20)과 전기적으로 분리되어 있다.An N-type well (N-type diffusion layer) 25 is formed in the
P형 웰(74PB) 상에는, 게이트 절연막(79)을 개재하여 게이트 전극(34d)이 형성되어 있다. 게이트 전극(34d)의 양측의 반도체 기판(20) 내에는, N형의 불순물 확산층인 소스/드레인 확산층(104)이 형성되어 있다.On the P-type well 74PB, a
이렇게 해서, 게이트 전극(34d)과 소스/드레인 확산층(104)을 갖는 전압 완충 트랜지스터 BT가 P형 웰(74PB) 상에 형성되어 있다.Thus, the voltage buffer transistor BT having the
P형 웰(74PB)과 P형 웰(74PS)과 P형 웰(26)은, N형 웰(24, 25)에 의해 전기적으로 서로 분리되어 있다.The P-type well 74PB, the P-type well 74PS, and the P-type well 26 are electrically isolated from each other by the N-
전압 완충 트랜지스터 BT의 소스 확산층(104)과 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 드레인 확산층(104)은, 메인 비트선(배선) MBL에 의해 전기적으로 접속되어 있다.The
또한, 열 디코더가 형성되는 영역(27)에는 P형 웰(74P)이 형성되어 있다. P형 웰(74P) 상에는 게이트 절연막(79)을 개재하여 게이트 전극(34d)이 형성되어 있다. 게이트 전극(34a)의 양측의 반도체 기판(20) 내에는, N형의 불순물 확산층인 소스/드레인 확산층(104)이 형성되어 있다.A P-
이렇게 해서, 열 디코더가 형성되는 영역(27)에는, 게이트 전극(34d)과 소스/드레인 확산층(104)을 갖는 제1 저전압 트랜지스터(제1 저전압 N채널 트랜지스터)(111N)가 형성되어 있다.Thus, a first low-voltage transistor (first low-voltage N-channel transistor) 111N having a
열 디코더(12)에 이용되고 있는 제1 저전압 트랜지스터(111N)의 소스 확산층(104)과 전압 완충 트랜지스터 BT의 드레인 확산층(104)은, 메인 비트선(배선) MBL에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 열 디코더(12)의 저전압 N채널 트랜지스터(111N)의 소스 확산층(104)은 열 디코더(12)의 내부 회로(저전압 회로)에 접속되어 있다.The
또한, 도 28의 (b)에 나타내는 바와 같이, 반도체 기판(20) 내에는, N형 웰(N형의 확산층)(25)이 형성되어 있다. N형 웰(25) 내에는, P형 웰(72P)이 형성되어 있다. P형 웰(72P)은 N형 웰(25)에 의해 반도체 기판(20)과 전기적으로 분리되어 있다.28 (b), an N-type well (an N-type diffusion layer) 25 is formed in the
P형 웰(72P) 상에는, 게이트 절연막(76)을 개재하여 게이트 전극(34c)이 형성되어 있다. 게이트 전극(34c)의 양측의 반도체 기판(20) 내에는, N형의 불순물 확산층인 소스/드레인 확산층(96)이 형성되어 있다.A
이렇게 해서, 게이트 전극(34c)과 소스/드레인 확산층(96)을 갖는 고내압 N채널 트랜지스터(110N)가 P형 웰(72P) 상에 형성되어 있다.Thus, the high-voltage N-
또한, 반도체 기판(20) 내에는, N형 웰(72N)이 형성되어 있다. N형 웰(72N) 상에는, 게이트 절연막(76)을 개재하여 게이트 전극(34c)이 형성되어 있다. 게이트 전극(34c)의 양측의 반도체 기판(20) 내에는, P형의 불순물 확산층인 소스/드레인 확산층(100)이 형성되어 있다.In the
이렇게 해서, 게이트 전극(34c)과 소스/드레인 확산층(100)을 갖는 고내압 P채널 트랜지스터(110P)가 형성되어 있다.Thus, a high breakdown voltage P-
(비휘발성 반도체 기억 장치의 동작)(Operation of nonvolatile semiconductor memory device)
다음에, 본 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 동작 방법을 도 34 내지 도 36을 이용하여 설명한다. 도 34는, 본 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 판독 방법, 기록 방법 및 소거 방법을 나타내는 도면이다. 도 34에 있어서 F는 플로팅을 나타내고 있다.Next, an operation method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 34 to 36. FIG. 34 is a diagram showing a reading method, a recording method, and an erasing method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment. In Fig. 34, F represents floating.
(판독 방법)(Reading method)
우선, 본 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 판독 방법에 대해서 도 34를 이용하여 설명한다.First, a reading method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
또한, 여기서는, 도 27에 있어서 파선 A로 둘러싸인 메모리 셀 MC과 파선 B로 둘러싸인 메모리 셀 MC에 기록된 정보를 판독하는 경우를 예로 설명한다.Here, the case of reading the information recorded in the memory cell MC surrounded by the broken line A and the memory cell MC surrounded by the broken line B in Fig. 27 will be described as an example.
메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 판독할 때에는, 각부의 전위를 이하와 같이 설정한다.When reading information recorded in the memory cell transistor MT, the potential of each part is set as follows.
즉, 선택해야 할 메모리 셀 MC에 접속된 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST에 접속되어 있는 섹터 선택선 SSL11의 전위를, 예를 들어 1.8 V로 한다. 한편, 선택된 섹터 선택선 SSL11 이외의 섹터 선택선 SSL12, SSL21, SSL22의 전위는, 모두 0 V로 한다.That is, the potential of the sector selection line SSL11 connected to the sector select transistor SST connected to the memory cell MC to be selected is set to 1.8 V, for example. On the other hand, the potentials of the sector selection lines SSL12, SSL21, and SSL22 other than the selected sector selection line SSL11 are all set to 0V.
또한, 전압 완충 트랜지스터 BT의 게이트의 전위 BG를, 예를 들어 1.8 V로 한다.Further, the potential BG of the gate of the voltage buffer transistor BT is set to 1.8 V, for example.
또한, 선택해야 할 메모리 셀 MC에 접속된 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST에 접속되어 있는 메인 비트선(비트선) MBL1, MBL2의 전위를, 예를 들어 0.5 V로 한다.The potentials of the main bit lines (bit lines) MBL1 and MBL2 connected to the sector select transistor SST connected to the memory cell MC to be selected are set to 0.5 V, for example.
또한, 제1 워드선 CG11, CG12, CG21, CG22의 전위는, 항상 1.8 V로 한다.The potentials of the first word lines CG11, CG12, CG21, and CG22 are always set to 1.8 V.
또한, 선택해야 할 메모리 셀 MC에 접속된 제2 워드선 SG11의 전위를, 예를 들어 1.8 V로 한다. 한편, 선택된 제2 워드선 SG11 이외의 제2 워드선 SG12, SG21, SG22의 전위를, 0 V로 한다.Further, the potential of the second word line SG11 connected to the memory cell MC to be selected is set to 1.8 V, for example. On the other hand, the potentials of the second word lines SG12, SG21, and SG22 other than the selected second word line SG11 are set to 0V.
P형 웰(26)의 전위 VB1은 모두 0 V로 한다. 또한, P형 웰(74PS)의 전위 VB2는 모두 0 V로 한다. 또한, P형 웰(74PB)의 전위 VB3은 모두 0 V로 한다. 소스선 SL11, SL21의 전위는 모두 0 V로 한다.The potential V B1 of the P-
본 실시형태에 있어서도, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST 및 전압 완충 트랜지스터 BT로서 저전압 트랜지스터가 이용되고 있기 때문에, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 판독할 때에, 충분히 큰 판독 전류가 얻어진다. 이 때문에, 본 실시형태에 따르면, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록되어 있는 정보를 고속으로 판정하는 것이 가능해지고, 나아가서는, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록되어 있는 정보를 고속으로 판독하는 것이 가능해진다.Also in this embodiment, since a low-voltage transistor is used as the sector select transistor SST and the voltage buffer transistor BT, a sufficiently large read current can be obtained when information recorded in the memory cell transistor MT is read. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to determine the information recorded in the memory cell transistor MT at a high speed, and moreover, it becomes possible to read the information recorded in the memory cell transistor MT at a high speed.
(기록 방법)(Recording method)
다음에, 본 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 기록 방법에 대해서 도 34를 이용하여 설명한다.Next, a recording method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
또한, 여기서는, 도 27에 있어서 파선 A로 둘러싸인 메모리 셀 MC에 정보를 기록하는 경우를 예로 설명한다.Here, the case where information is recorded in the memory cell MC surrounded by the broken line A in FIG. 27 will be described as an example.
메모리 셀 트랜지스터 MT에 정보를 기록할 때에는, 각부의 전위를 이하와 같이 설정한다.When information is written in the memory cell transistor MT, the potential of each part is set as follows.
즉, 선택해야 할 메모리 셀 MC(메모리 셀 A)에 접속된 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST에 접속되어 있는 섹터 선택선 SSL11의 전위를, 예를 들어 3 V로 한다. 한편, 선택된 섹터 선택선 SSL11 이외의 섹터 선택선 SSL12, SSL21, SSL22의 전위는 모두 0 V로 한다.That is, the potential of the sector selection line SSL11 connected to the sector select transistor SST connected to the memory cell MC (memory cell A) to be selected is set to 3 V, for example. On the other hand, the potentials of the sector selection lines SSL12, SSL21, and SSL22 other than the selected sector selection line SSL11 are all 0V.
또한, 전압 완충 트랜지스터 BT의 게이트의 전위 BG를, 예를 들어 3 V로 한다.Further, the potential BG of the gate of the voltage buffer transistor BT is set to 3 V, for example.
또한, 선택해야 할 메모리 셀 MC에 접속된 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST에 접속되어 있는 메인 비트선(비트선) MBL1의 전위를, 예를 들어 0 V로 한다. 한편, 선택된 메인 비트선 MBL1 이외의 메인 비트선 MBL2의 전위는, 플로팅으로 한다.In addition, the potential of the main bit line (bit line) MBL1 connected to the sector select transistor SST connected to the memory cell MC to be selected is set to 0 V, for example. On the other hand, the potential of the main bit line MBL2 other than the selected main bit line MBL1 is made floating.
또한, 선택해야 할 메모리 셀 MC에 접속된 제1 워드선 CG11의 전위를, 예를 들어 9 V로 한다. 한편, 선택된 제1 워드선 CG11 이외의 제1 워드선 CG12, CG21, CG22의 전위를 0 V로 한다.Further, the potential of the first word line CG11 connected to the memory cell MC to be selected is set to 9 V, for example. On the other hand, the potentials of the first word lines CG12, CG21, and CG22 other than the selected first word line CG11 are set to 0V.
또한, 선택해야 할 메모리 셀 MC에 접속된 제2 워드선 SG11의 전위를, 예를 들어 2.5 V로 한다. 한편, 선택된 제2 워드선 SG11 이외의 제2 워드선 SG12, SG21, SG22의 전위를 0 V로 한다.Further, the potential of the second word line SG11 connected to the memory cell MC to be selected is set to 2.5 V, for example. On the other hand, the potentials of the second word lines SG12, SG21, and SG22 other than the selected second word line SG11 are set to 0V.
또한, 선택해야 할 메모리 셀 MC에 접속된 소스선 SL11의 전위를, 예를 들어 5.5 V로 한다. 한편, 선택된 소스선 SL11 이외의 소스선 SL21의 전위를, 플로팅으로 한다.Further, the potential of the source line SL11 connected to the memory cell MC to be selected is set to 5.5 V, for example. On the other hand, the potential of the source line SL21 other than the selected source line SL11 is made floating.
P형 웰(26)의 전위 VB1은 모두 0 V로 한다. 또한, P형 웰(74PS)의 전위 VB2는 모두 0 V로 한다. 또한, P형 웰(74PB)의 전위 VB3은 모두 0 V로 한다.The potential V B1 of the P-
각부의 전위를 상기한 바와 같이 설정하면, 메모리 셀 트랜지스터 MT의 소스 확산층(36a)과 드레인 확산층(36b)의 사이에 전자가 흐르고, 메모리 셀 트랜지스터 MT의 플로팅 게이트(30a) 내에 전자가 도입된다. 이에 따라, 메모리 셀 트랜지스터 MT의 플로팅 게이트(30a)에 전하가 축적되고, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 정보가 기록되게 된다.When the electric potential of each part is set as described above, electrons flow between the
(소거 방법)(Erase method)
다음에, 본 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 소거 방법을 도 34 내지 도 36을 이용하여 설명한다. 도 35는 본 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 소거 방법을 나타내는 타임 차트이다. 또한, 도 35에 있어서의 파선은 0 V의 전위를 나타내고 있다. 도 36은 본 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 소거 방법을 나타내는 단면도이다.Next, an erasing method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 34 to 36. FIG. 35 is a time chart showing the erasing method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment. The broken line in Fig. 35 indicates a potential of 0V. 36 is a cross-sectional view showing the erasing method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment.
메모리 셀 어레이에 기록된 정보의 소거는, 예를 들어 섹터 SCT마다 행해진다. 여기서는, 제1 섹터 SCT1 내에 존재하는 복수의 메모리 셀 MC에 기록된 정보를 일괄하여 소거하는 경우를 예로 설명한다.Erasing of information recorded in the memory cell array is performed for each sector SCT, for example. Here, a case where the information recorded in the plurality of memory cells MC existing in the first sector SCT1 is collectively erased will be described as an example.
본 실시형태에서는, 이하와 같이 하여, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 소거한다.In the present embodiment, the information recorded in the memory cell transistor MT is erased as follows.
또한, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 소거할 때에는, 메인 비트선 MBL1, MBL2의 전위는 항상 플로팅으로 한다. 또한, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 소거할 때에는, 소스선 SL11, SL21의 전위는, 항상 플로팅으로 한다. 또한, 반도체 기판(20)의 전위는 0 V(접지)로 한다. 또한, 선택 트랜지스터 ST의 게이트 SG11, SG12, SG21, SG22의 전위는 항상 플로팅으로 한다.When the information recorded in the memory cell transistor MT is erased, the potentials of the main bit lines MBL1 and MBL2 are always set to the floating state. When the information recorded in the memory cell transistor MT is erased, the potentials of the source lines SL11 and SL21 are always set to the floating state. The potential of the
메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 소거할 때에는, 우선, 제3 전압 인가 회로(19)에 의해, P형 웰(74PB)의 전위 VB3를 제5 전위 VERS5로 설정한다. 여기서는, 제5 전위 VERS5를, 예를 들어 3 V로 한다.To erase the information recorded in the memory cell transistor MT, first, the potential V B3 of the P-type well 74PB is set to the fifth potential V ERS5 by the third
또한, 제2 제어 회로(제2 제어부)(29)에 의해, 전압 완충 트랜지스터 BT의 게이트의 전위 BG를, 제4 전위 VERS4로 설정한다. 여기서는, 전압 완충 트랜지스터 BT의 게이트의 전위(제4 전위) VERS4를, 예를 들어 3 V로 한다.Further, the potential BG of the gate of the voltage buffer transistor BT is set to the fourth potential V ERS4 by the second control circuit (second control section) Here, the potential (fourth potential) V ERS4 of the gate of the voltage buffer transistor BT is set to 3 V, for example.
다음에, 제2 전압 인가 회로(17)에 의해, P형 웰(74PS)의 전위 VB2를, 제3 전위 VERS3로 설정한다. 여기서는, 제3 전위 VERS3를, 예를 들어 6 V로 한다.Next, the second
또한, 섹터 선택선 SSL11, SSL12, SSL21, SSL22의 전위를, 제2 전위 VERS2로 설정한다. 여기서는, 섹터 선택선 SSL11, SSL12, SSL21, SSL22의 전위(제2 전위) VERS2를, 예를 들어 5 V로 한다.In addition, the potentials of the sector select lines SSL11, SSL12, SSL21, and SSL22 are set to the second potential V ERS2 . Here, the potential (second potential) V ERS2 of the sector select lines SSL11, SSL12, SSL21, and SSL22 is set to 5 V, for example.
다음에, 제1 전압 인가 회로(15)에 의해, P형 웰(26)의 전위 VB1를, 제1 전위 VERS1로 설정한다. 여기서는, 제1 전위 VERS1를, 예를 들어 9 V로 한다.Next, the first
다음에, 소거의 대상이 되는 제1 섹터 SCT1 내의 메모리 셀 MC에 접속된 제1 워드선 CG11, CG12의 전위를, 예를 들어 -9 V로 한다. 한편, 소거의 대상이 아닌 제2 섹터 SCT2 내의 메모리 셀 MC에 접속된 워드선 CG21, CG22의 전위를, 예를 들어 플로팅으로 한다.Next, the potentials of the first word lines CG11 and CG12 connected to the memory cells MC in the first sector SCT1 to be erased are set to -9 V, for example. On the other hand, the potentials of the word lines CG21 and CG22 connected to the memory cells MC in the second sector SCT2 that are not to be erased are made floating, for example.
제1 워드선 CG11, CG12의 전위를 예를 들어 -9 V로 설정하면, 메모리 셀 트랜지스터 MT의 플로팅 게이트(30a)로부터 전하가 방출된다. 이에 따라, 메모리 셀 트랜지스터 MT의 플로팅 게이트(30a)에 전하가 축적되어 있지 않은 상태가 되고, 메모리 셀 트랜지스터 MT의 정보가 소거되게 된다.When the potential of the first word lines CG11 and CG12 is set to, for example, -9 V, charges are discharged from the floating
전술한 바와 같이, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 소거할 때에는, P형 웰(26)의 전위(제1 전위) VERS1는 예를 들어 9 V로 설정된다. P형 웰(26)의 전위 VERS1가 9 V로 설정되는 경우, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 소스 확산층(104)의 전위 VERS1′는, 예를 들어 8.5∼8.7 V 정도가 된다. 소스 확산층(104)의 전위 VERS1′가 P형 웰(26)의 전위(제1 전위) VERS1보다 낮아지는 것은, P형 웰(26)과 드레인 확산층(36c)에 의해 형성되는 다이오드에 의해 전압 강하가 생기기 때문이다.As described above, when the information recorded in the memory cell transistor MT is erased, the potential (first potential) V ERS1 of the P-
P형 웰(74PS)의 전위(제3 전위) VERS3가 예를 들어 6 V인 경우, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 소스 확산층(104)과 P형 웰(74PS) 사이의 전위차(VERS1′-VERS3)는, 예를 들어 2.5∼2.7 V 정도가 된다. 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 내압은, 전술한 바와 같이 예를 들어 6 V 정도이기 때문에, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 소스 확산층(104)과 P형 웰(74PS)의 사이에 있어서 파괴가 생기는 일은 없다.When the potential (third potential) V ERS3 of the P-type well 74PS is, for example, 6 V, the potential difference V ERS1 '-V (V ERS1'V) between the
또한, 섹터 선택선 SSL의 전위(제2 전위) VERS2가 예를 들어 5 V인 경우, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 게이트 전극(34d)과 소스 확산층(104) 사이의 전위차(VERS1′-VERS2)는, 예를 들어 3.5∼3.7 V 정도가 된다. 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST로서 이용되고 있는 제2 저전압 트랜지스터(113N, 113P)의 내압은, 전술한 바와 같이 예를 들어 6 V 정도이기 때문에, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 게이트 전극(34d)과 소스 확산층(104)의 사이에 있어서 파괴가 생기는 일은 없다.When the potential (second potential) V ERS2 of the sector selection line SSL is, for example, 5 V, the potential difference (V ERS1 '- V ERS2 ) between the
P형 웰(74PS)의 전위(제3 전위) VERS3가 예를 들어 6 V로 설정되는 경우, 전압 완충 트랜지스터 BT의 소스 확산층(104)의 전위 VERS3′는, 예를 들어 5.5∼5.7 V 정도가 된다. 소스 확산층(104)의 전위 VERS3′가 P형 웰(74PS)의 전위(제3 전위) VERS3보다 낮아지는 것은, P형 웰(74PS)과 드레인 확산층(104)에 의해 형성되는 다이오드에 의해 전압 강하가 생기기 때문이다.When the potential (third potential) V ERS3 of the P-type well 74PS is set to, for example, 6 V, the potential V ERS3 'of the
P형 웰(74PB)의 전위(제5 전위) VERS5가 예를 들어 3 V인 경우, 전압 완충 트랜지스터 BT의 소스 확산층(104)과 P형 웰(74PB) 사이의 전위차(VERS3′-VERS5)는, 예를 들어 2.5∼2.7 V 정도가 된다. 전압 완충 트랜지스터 BT로서 이용되고 있는 제1 저전압 트랜지스터(111N, 111P)의 내압은, 전술한 바와 같이 예를 들어 3 V 정도이기 때문에, 전압 완충 트랜지스터 BT의 소스 확산층(104)과 P형 웰(74PB) 사이에 있어서 파괴가 생기는 일은 없다.When the potential (fifth potential) V ERS5 of the P-type well 74PB is, for example, 3 V, the potential difference V ERS3 '-V between the
또한, 전압 완충 트랜지스터 BT의 게이트 BG의 전위(제4 전위) VERS4가 예를 들어 3 V인 경우, 전압 완충 트랜지스터 BT의 게이트 전극(34d)과 소스 확산층(104) 사이의 전위차(VERS3′-VERS4)는, 예를 들어 2.5∼2.7 V 정도가 된다. 전압 완충 트랜지스터 BT로서 이용되고 있는 제2 저전압 트랜지스터(113N, 113P)의 내압은, 전술한 바와 같이 예를 들어 3 V 정도이기 때문에, 전압 완충 트랜지스터 BT의 게이트 전극(34d)과 소스 확산층(104)의 사이에 있어서 파괴가 생기는 일은 없다.Further, when the potential (fourth potential) V ERS4 of the gate BG of the voltage buffer transistor BT is, for example, 3 V, the potential difference V ERS3 'between the
P형 웰(74PB)의 전위(제5 전위) VERS5가 예를 들어 3 V인 경우, 열 디코더(12)에 이용되고 있는 제1 저전압 트랜지스터(111N)의 소스 확산층(104)의 전위 VERS5′는, 예를 들어 2.5∼2.7 V 정도가 된다. 열 디코더(12)의 제1 저전압 트랜지스터(111N)의 소스 확산층(104)의 전위 VERS5′가 P형 웰(74PB)의 전위 VERS5보다 낮아지는 것은, P형 웰(74PB)과 드레인 확산층(104)에 의해 형성되는 다이오드에 의해 전압 강하가 생기기 때문이다.When the potential (fifth potential) V ERS5 of the P-type well 74PB is, for example, 3 V, the potential V ERS5 of the
열 디코더(12)에 이용되고 있는 제1 저전압 트랜지스터(111N)의 내압은, 전술한 바와 같이 예를 들어 3 V 정도이기 때문에, 열 디코더(12)의 제1 저전압 트랜지스터(111N)에 있어서 파괴가 생기는 일은 없다.Since the breakdown voltage of the first low-
또한, 각부의 전위는 상기한 바에 한정되는 것이 아니다.The electric potential of each part is not limited to the above.
P형 웰(26)의 전위(제1 전위) VERS1와 P형 웰(74PS)의 전위(제3 전위) VERS3의 차가, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 내압보다 작아지도록 각각의 전위 VERS1, VERS3가 설정된다.The potential of the P-type well 26 (the first potential) V ERS1, and the potential of the P-type well (74PS) (third electric potential) difference between the V ERS3, sector select transistors, each of the electric potential is smaller than the breakdown voltage of the SST V ERS1, V ERS3 is set.
보다 엄밀하게는, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 소스 확산층(104)의 전위 VERS1′와 P형 웰(74PS)의 전위 VERS3의 차가, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 내압보다 작아지도록 각각의 전위 VERS1, VERS3가 설정된다.More strictly speaking, a sector select transistor of the potential of the
또한, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 게이트 전극(34d)의 전위 VERS2와 P형 웰(26)의 전위 VERS1의 차가, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 내압보다 작아지도록 각각의 전위 VERS1, VERS2가 설정된다.The respective potentials V ERS1 and V ERS2 are set such that the difference between the potential V ERS2 of the
보다 엄밀하게는, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 게이트 전극(34d)의 전위 VERS2와 소스 확산층(104)의 전위 VERS1′의 차가, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 내압보다 작아지도록 각각의 전위 VERS1, VERS2가 설정된다.More strictly speaking, the sector select transistors SST of the potential V ERS1 of the gate electrode potential V ERS2 and the
또한, P형 웰(74PS)의 전위(제3 전위) VERS3와 P형 웰(74PB)의 전위(제5 전위) VERS5의 차가, 전압 완충 트랜지스터 BT의 내압보다 작아지도록 각각의 전위 VERS3, VERS5가 설정된다.Further, the electric potential (third electric potential) of the P-type well (74PS) V ERS3 and the P-type well (74PB) potential (fifth potential) V ERS5 difference, is smaller than the voltage buffer transistor BT pressure respective potentials V ERS3 of , V ERS5 are set.
보다 엄밀하게는, 전압 완충 트랜지스터 BT의 소스 확산층(104)의 전위 VERS3′와 P형 웰(74PB)의 전위 VERS5의 차가, 전압 완충 트랜지스터 BT의 내압보다 작아지도록 각각의 전위 VERS3, VERS5가 설정된다.More precisely, the potentials V ERS3, V (V ERS3 ) and V (V ERS3 ) are set so that the difference between the potential V ERS3 'of the
또한, 전압 완충 트랜지스터 BT의 게이트 전극(34d)의 전위(제4 전위) VERS4와 P형 웰(74PS)의 전위(제3 전위) VERS3의 차가, 전압 완충 트랜지스터 BT의 내압보다 작아지도록 각각의 전위 VERS3, VERS4가 설정된다.Further, the voltage buffer transistor electric potential of the gate electrode (34d) of the BT potential of the (fourth electric potential) V ERS4 and the P-type well (74PS) (third electric potential) difference between the V ERS3, is smaller than the voltage buffer transistor BT pressure, respectively The potentials V ERS3 and V ERS4 are set.
보다 엄밀하게는, 전압 완충 트랜지스터 BT의 게이트 전극(34d)의 전위 VERS4와 소스 확산층(104)의 전위 VERS3′의 차가, 전압 완충 트랜지스터 BT의 내압보다 작아지도록 각각의 전위 VERS3, VERS4가 설정된다.More precise, the voltage buffer transistor of the BT of the gate electrode (34d), the potential V ERS4 and the
또한, P형 웰(74PB)의 전위(제5 전위) VERS5가, 열 디코더(12)의 제1 저전압 트랜지스터(111N)의 내압보다 작아지도록 P형 웰(74PB)의 전위 VERS5가 설정된다.The potential V ERS5 of the P-type well 74PB is set so that the potential (fifth potential) V ERS5 of the P-type well 74PB becomes smaller than the breakdown voltage of the first low-
보다 엄밀하게는, 열 디코더(12)의 제1 저전압 트랜지스터(111N)의 소스 확산층(104)의 전위 VERS5′와 P형 웰(74P)의 전위의 차가, 열 디코더(12)의 제1 저전압 트랜지스터(111N)의 내압보다 작아지도록 제5 전위 VERS5가 설정된다.More precisely, the difference between the potential V ERS5 'of the
제1 전위 VERS1∼제5 전위 VERS5가 모두 플러스인 경우에는, 제2 전위 VERS2는 제1 전위 VERS1보다 낮게 설정되고, 제3 전위 VERS3도 제1 전위 VERS1보다 낮게 설정된다. 또한, 제4 전위 VERS4는 제3 전위 VERS3보다 낮게 설정되고, 제5 전위 VERS5도 제3 전위 VERS3보다 낮게 설정된다.When both the first potential V ERS1 to the fifth potential V ERS5 are positive, the second potential V ERS2 is set to be lower than the first potential V ERS1 , and the third potential V ERS3 is also set to be lower than the first potential V ERS1 . Further, the fourth potential V ERS4 is set lower than the third potential VE RS3 , and the fifth potential V ERS5 is also set lower than the third potential V ERS3 .
이와 같이, 본 실시형태에서는, P형 웰(74PB)과 P형 웰(74PS)과 P형 웰(26)이 N형 웰(24, 25)에 의해 전기적으로 분리되어 있다. 그리고, P형 웰(74PS) 상에 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST가 형성되어 있고, P형 웰(74PB) 상에 전압 완충 트랜지스터 BT가 형성되어 있다. 이 때문에, 본 실시형태에서는, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 소거할 때에, P형 웰(26)에 인가되는 전압과 상이한 바이어스 전압을 P형 웰(74PS)에 인가하는 것이 가능하다. 또한, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 소거할 때에, P형 웰(74PS)에 인가되는 전압과 상이한 바이어스 전압을 P형 웰(74PB)에 인가하는 것이 가능하다. 그리고, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 소거할 때에는, P형 웰(26)과 P형 웰(74PS) 사이의 전위차가, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 내압보다 작아지도록 P형 웰(74PS)에 바이어스 전압이 인가된다. 또한, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 게이트 전극(34d)과 소스 확산층(104) 사이의 전위차가, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 내압보다 작아지도록 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 게이트 전극(34d)에 바이어스 전압이 인가된다. 또한, P형 웰(74PS)과 P형 웰(74PB) 사이의 전위차가, 전압 완충 트랜지스터 BT의 내압보다 작아지도록 P형 웰(74PB)에 바이어스 전압이 인가된다. 또한, 열 디코더(12) 내의 제1 저전압 트랜지스터(111N)에 인가되는 전압이, 제1 저전압 트랜지스터(111N)의 내압보다 작아지도록 P형 웰(74PB)에 바이어스 전압이 인가된다. 또한, 전압 완충 트랜지스터 BT의 게이트 전극(34d)과 소스 확산층(104) 사이의 전위차가, 전압 완충 트랜지스터 BT의 내압보다 작아지도록 전압 완충 트랜지스터 BT의 게이트 전극(34d)에 바이어스 전압이 인가된다. 이 때문에, 본 실시형태에 따르면, 전압 완충 트랜지스터 BT가 설치되어 있기 때문에, 소거 시에 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST에 가해지는 전압을 작게 억제할 수 있고, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST에 있어서 파괴가 생기는 것을 방지할 수 있다. 또한, 전압 완충 트랜지스터 BT가 설치되어 있기 때문에, 열 디코더(12)에 내압이 매우 낮은 제1 저전압 트랜지스터(112N)를 이용할 수 있다. 본 실시형태에 따르면, 한층 더한 고속화나 저소비 전력화 등을 실현하는 것이 가능해진다.Thus, in the present embodiment, the P-type well 74PB, the P-type well 74PS and the P-type well 26 are electrically separated by the N-
또한, 여기서는, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 소거할 때에, 섹터 선택선 SSL의 전위 VERS2를 예를 들어 5 V로 하는 경우를 예로 설명했지만, 섹터 선택선 SSL의 전위를 플로팅으로 해도 좋다. 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 소거할 때에, 섹터 선택선 SSL의 전위를 플로팅으로 한 경우에도, 소거 시에 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST에 있어서 파괴가 생기는 것을 방지하는 것이 가능하다.In this example, the case where the potential V ERS2 of the sector select line SSL is set to, for example, 5 V at the time of erasing the information recorded in the memory cell transistor MT has been described as an example, but the potential of the sector select line SSL may be floating . It is possible to prevent the sector select transistor SST from being broken at the time of erasing even when the potential of the sector select line SSL is made floating when the information recorded in the memory cell transistor MT is erased.
(비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법)(Manufacturing Method of Nonvolatile Semiconductor Memory Device)
다음에, 본 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 도 37 내지 도 55를 이용하여 설명한다. 도 37 내지 도 55는, 본 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도이다.Next, a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 37 to 55. FIG. 37 to 55 are process cross-sectional views showing a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment.
도 37의 (a), 도 39의 (a), 도 41의 (a), 도 43의 (a), 도 45의 (a), 도 47의 (a), 도 49의 (a), 도 51의 (a) 및 도 53은, 메모리 셀 어레이 영역(2)을 나타내고 있다. 도 37의 (a), 도 39의 (a), 도 41의 (a), 도 43의 (a), 도 45의 (a), 도 47의 (a), 도 49의 (a), 도 51의 (a) 및 도 53의 지면 좌측의 도면은, 도 29의 E-E' 단면에 대응하고 있다. 도 37의 (a), 도 39의 (a), 도 41의 (a), 도 43의 (a), 도 45의 (a), 도 47의 (a), 도 49의 (a), 도 51의 (a) 및 도 53의 지면 우측의 도면은 도 29의 C-C' 단면에 대응하고 있다.Figures 37 (a), 39 (a), 41 (a), 43 (a), 45 (a), 47 (a), 49 51 (a) and FIG. 53 show the memory
도 37의 (b), 도 38, 도 39의 (b), 도 40, 도 41의 (b), 도 42, 도 43의 (b), 도 44, 도 45의 (b), 도 46, 도 47의 (b), 도 48, 도 49의 (b), 도 50, 도 51의 (b), 도 52, 도 53, 도 54, 도 55는 주변 회로 영역(4)을 나타내고 있다.37, (b), 38, 39 (b), 40, 41 (b), 42, 43 (b), 44, 45 (b) Figures 47 (b), 48, 49 (b), 50, 51 (b), 52, 53, 54, and 55 show the
도 37의 (b), 도 39의 (b), 도 41의 (b), 도 43의 (b), 도 45의 (b), 도 47의 (b), 도 49의 (b), 도 51의 (b) 및 도 54의 지면 좌측은, 고내압 트랜지스터가 형성되는 영역(6)을 나타내고 있다. 고내압 트랜지스터가 형성되는 영역(6) 중의 지면 좌측은 고내압 N채널 트랜지스터가 형성되는 영역(6N)을 나타내고 있다. 고내압 N채널 트랜지스터가 형성되는 영역(6N)의 지면 우측은, 고내압 P채널 트랜지스터가 형성되는 영역(6P)을 나타내고 있다.Figures 37 (b), 39 (b), 41 (b), 43 (b), 45 (b), 47 (b), 49 51 (b) and 54 show the
고내압 P채널 트랜지스터가 형성되는 영역(6P)의 지면 우측은, 섹터 셀렉트 트랜지스터가 형성되는 영역(7)을 나타내고 있다.The right side of the
도 37의 (b), 도 39의 (b), 도 41의 (b), 도 43의 (b), 도 45의 (b), 도 47의 (b), 도 49의 (b), 도 51의 (b) 및 도 54의 지면 우측은, 제1 저전압 트랜지스터가 형성되는 영역(8)을 나타내고 있다. 제1 저전압 트랜지스터가 형성되는 영역(8) 중의 지면 좌측은, 제1 저전압 N채널 트랜지스터가 형성되는 영역(8N)을 나타내고 있다. 저전압 트랜지스터가 형성되는 영역(8) 중의 지면 우측은, 제1 저전압 P채널 트랜지스터가 형성되는 영역(8P)을 나타내고 있다.Figures 37 (b), 39 (b), 41 (b), 43 (b), 45 (b), 47 (b), 49 51 (b) and 54 show the
도 38, 도 40, 도 42, 도 44, 도 46, 도 48, 도 50, 도 52 및 도 55의 지면 좌측은, 제1 저전압 트랜지스터보다 내압이 높은 제2 저전압 트랜지스터가 형성되는 영역(9)을 나타내고 있다. 제2 저전압 트랜지스터가 형성되는 영역(9) 중의 지면 좌측은, 제2 저전압 N채널 트랜지스터가 형성되는 영역(9N)을 나타내고 있다. 제2 저전압 트랜지스터가 형성되는 영역(9) 중의 지면 우측은, 제2 저전압 P채널 트랜지스터가 형성되는 영역(9P)을 나타내고 있다.The left side of the drawing in Figs. 38, 40, 42, 44, 46, 48, 50, 52 and 55 shows the
우선, 반도체 기판(20)을 준비하는 공정으로부터, 희생 산화막(69)을 성장하는 공정까지는, 도 10 내지 도 12를 이용하여 전술한 제1 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법과 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.First, the process from the step of preparing the
다음에, 도 37에 나타내는 바와 같이, 메모리 셀 어레이 영역(2)에 N형의 도펀트 불순물을 깊게 주입함으로써, N형의 매립 확산층(24)을 형성한다. 또한, 고내압 N채널 트랜지스터가 형성되는 영역(6N)에도, N형의 도펀트 불순물을 깊게 주입함으로써, N형의 매립 확산층(25)을 형성한다. 또한, 섹터 셀렉트 트랜지스터가 형성되는 영역(7)에 N형의 도펀트 불순물을 깊게 주입함으로써, N형의 매립 확산층(25)을 형성한다. 또한, 도 38에 나타내는 바와 같이, 전압 완충 트랜지스터가 형성되는 영역(11)에 N형의 도펀트 불순물을 깊게 주입함으로써, N형의 매립 확산층(25)을 형성한다. 또한, 메모리 셀 어레이 영역(2)에 매립 확산층(24)보다도 얕게 P형의 도펀트 불순물을 주입함으로써, P형의 웰(26)을 형성한다. 또한, 고내압 N채널 트랜지스터가 형성되는 영역(6N)에 매립 확산층(25)보다도 얕게 P형의 도펀트 불순물을 주입함으로써, P형의 웰(72P)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 37, an N type buried
다음에, 고내압 N채널 트랜지스터가 형성되는 영역(6N)에 N형의 확산층(70)을 프레임형으로 형성한다. 이러한 프레임형의 확산층(70)은, 반도체 기판(20)의 표면으로부터 매립 확산층(25)의 주연부에 이르도록 형성한다. P형의 웰(72P)은 매립 확산층(25)과 확산층(70)에 의해 둘러싸인 상태가 된다.Next, an N-
또한, 섹터 셀렉트 트랜지스터가 형성되는 영역(7)에도 N형의 확산층(70)을 프레임형으로 형성한다. 이러한 프레임형의 확산층(70)은, 반도체 기판(20)의 표면으로부터 매립 확산층(25)의 주연부에 이르도록 형성한다.The N-
또한, 전압 완충 트랜지스터가 형성되는 영역(11)에도, N형의 확산층(70)을 프레임형으로 형성한다. 이러한 프레임형의 확산층(70)은, 반도체 기판(20)의 표면으로부터 매립 확산층(25)의 주연부에 이르도록 형성한다.Also in the
또한, 도시하지 않지만, 메모리 셀 어레이 영역(2)의 P형의 웰(26)도, 매립 확산층(24)과 프레임형의 확산층(70)에 의해 둘러싸인 상태가 된다.Although not shown, the P-type well 26 of the memory
다음에, 고내압 P채널 트랜지스터가 형성되는 영역(6P)에, N형의 도펀트 불순물을 도입함으로써 N형의 웰(72N)을 형성한다.Next, an N-
다음에, 메모리 셀 어레이 영역(2)에 채널 도핑을 행한다(도시하지 않음).Next, channel doping is performed on the memory cell array region 2 (not shown).
다음에, 고내압 N채널 트랜지스터가 형성되는 영역(6N)과, 고내압 P채널 트랜지스터가 형성되는 영역(6P)에 채널 도핑을 행한다(도시하지 않음).Next, channel doping is performed on the
다음에, 반도체 기판(20)의 표면에 존재하는 희생 산화막(69)(도 13 참조)을 에칭 제거한다.Next, the sacrificial oxide film 69 (see FIG. 13) existing on the surface of the
다음에, 전면(全面)에, 열산화법에 의해, 막 두께 10 ㎚의 터널 절연막(28)을 형성한다.Next, a
다음에, 전면에, 예를 들어 CVD법에 의해, 막 두께 90 ㎚의 폴리실리콘막(30)을 형성한다. 이러한 폴리실리콘막(30)으로서는, 불순물이 도핑된 폴리실리콘막을 형성한다.Next, a
다음에, 메모리 셀 어레이 영역(2)의 폴리실리콘막(30)을 패터닝하고, 주변 회로 영역(4)에 존재하는 폴리실리콘막(30)을 에칭 제거한다.Next, the
다음에, 전면에, 실리콘 산화막과 실리콘 질화막과 실리콘 산화막을 순차 적층하여 이루어지는 절연막(ONO막)(32)을 형성한다. 이러한 절연막(32)은, 플로팅 게이트(30a)와 컨트롤 게이트(34a)를 절연하기 위한 것이다.Next, an insulating film (ONO film) 32 formed by sequentially laminating a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxide film on the entire surface is formed. This insulating
다음에, 제1 저전압 N채널 트랜지스터가 형성되는 영역(8N)에 P형의 도펀트 불순물을 도입함으로써, P형의 웰(74P)을 형성한다. 또한, 섹터 셀렉트 트랜지스터가 형성되는 영역(7)에 P형의 도펀트 불순물을 도입함으로써, P형의 웰(74PS)을 형성한다. 또한, 전압 완충 트랜지스터가 형성되는 영역(11)에 P형의 도펀트 불순물을 도입함으로써, P형의 웰(74PB)을 형성한다. 또한, 제2 저전압 N채널 트랜지스터가 형성되는 영역(9N)에 P형의 도펀트 불순물을 도입함으로써, P형의 웰(74P)을 형성한다.Next, the P-
다음에, 제1 저전압 P채널 트랜지스터가 형성되는 영역(8P)에 N형의 도펀트 불순물을 도입함으로써, N형의 웰(74N)을 형성한다. 또한, 제2 저전압 P채널 트랜지스터가 형성되는 영역(9P)에 N형의 도펀트 불순물을 도입함으로써, N형의 웰(74N)을 형성한다.Next, an N-
다음에, 제1 저전압 N채널 트랜지스터가 형성되는 영역(8N)과, 제1 저전압 P채널 트랜지스터가 형성되는 영역(8P)에 채널 도핑을 행한다. 또한, 섹터 셀렉트 트랜지스터가 형성되는 영역(7)과 제2 저전압 N채널 트랜지스터가 형성되는 영역(9N)과, 제2 저전압 P채널 트랜지스터가 형성되는 영역(9P)에 채널 도핑을 행한다(도시하지 않음).Next, channel doping is performed in the
다음에, 주변 회로 영역(4)에 존재하는 절연막(ONO막)(32)을 에칭 제거한다.Next, the insulating film (ONO film) 32 present in the
다음에, 전면에, 열산화법에 의해, 예를 들어 막 두께 11 ㎚의 게이트 절연막(76)을 형성한다(도 37 및 도 38 참조).Next, a
다음에, 웨트 에칭에 의해, 섹터 셀렉트 트랜지스터가 형성되는 영역(7), 제1 저전압 트랜지스터가 형성되는 영역(8), 제2 저전압 트랜지스터가 형성되는 영역(9) 및 전압 완충 트랜지스터가 형성되는 영역(11)의 게이트 절연막(76)을 제거한다.Next, by the wet etching, the
다음에, 전면에, 열산화법에 의해, 예를 들어 막 두께 4 ㎚의 게이트 절연막(77)을 형성한다. 이에 따라, 섹터 셀렉트 트랜지스터 형성 영역(7), 제1 저전압 트랜지스터가 형성되는 영역(8) 및 제2 저전압 트랜지스터가 형성되는 영역(9) 및 전압 완충 트랜지스터 형성 영역(11)에 있어서는, 예를 들어 막 두께 4 ㎚의 게이트 절연막(77)이 형성된다. 한편, 고내압 트랜지스터가 형성되는 영역(6)에 있어서는, 게이트 절연막(76)의 막 두께가 예를 들어 14 ㎚ 정도가 된다(도 39 및 도 40 참조).Next, a
다음에, 웨트 에칭에 의해, 제1 저전압 트랜지스터가 형성되는 영역(8) 및 전압 완충 트랜지스터가 형성되는 영역(11)의 게이트 절연막(76)을 제거한다.Next, the
다음에, 전면에, 열산화법에 의해, 예를 들어 막 두께 3 ㎚의 게이트 절연막(79)을 형성한다. 이에 따라, 제1 저전압 트랜지스터가 형성되는 영역(8) 및 전압 완충 트랜지스터가 형성되는 영역(11)에 있어서는, 예를 들어 막 두께 3 ㎚의 게이트 절연막(79)이 형성된다. 제2 저전압 트랜지스터가 형성되는 영역(9) 및 섹터 셀렉트 트랜지스터가 형성되는 영역(7)에 있어서는, 게이트 절연막(77)의 막 두께가 예를 들어 6 ㎚ 정도가 된다. 또한, 고내압 트랜지스터가 형성되는 영역(6)에 있어서는, 게이트 절연막(76)의 막 두께가 예를 들어 16 ㎚ 정도가 된다(도 41 및 42 참조).Next, on the entire surface, a
다음에, 전면에, 예를 들어 CVD법에 의해, 예를 들어 막 두께 180 ㎚의 폴리실리콘막(34)을 형성한다.Next, a
다음에, 전면에, 반사 방지막(80)을 형성한다(도 43, 도 44 참조).Next, an
다음에, 도 45 및 도 46에 나타내는 바와 같이, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 반사 방지막(80), 폴리실리콘막(34), 절연막(32) 및 폴리실리콘막(30)을 드라이 에칭한다. 이에 따라, 폴리실리콘으로 이루어지는 플로팅 게이트(30a)와, 폴리실리콘으로 이루어지는 컨트롤 게이트(34a)를 갖는 적층체가, 메모리 셀 어레이 영역(2) 내에 형성된다. 또한, 폴리실리콘으로 이루어지는 셀렉트 게이트(30b)와, 폴리실리콘막(34b)을 갖는 적층체가 메모리 셀 어레이 영역(2) 내에 형성된다.45 and 46, the
다음에, 배선(제1 금속 배선)(46)과 셀렉트 게이트(30b)를 접속해야 할 영역에 있어서 폴리실리콘막(34b)을 에칭 제거한다(도시하지 않음).Next, the
다음에, 열산화법에 의해, 플로팅 게이트(30a)의 측벽 부분, 컨트롤 게이트(34a)의 측벽 부분, 셀렉트 게이트(30b)의 측벽 부분 및 폴리실리콘막(34b)의 측벽 부분에 실리콘 산화막(도시하지 않음)을 형성한다.Next, a silicon oxide film (not shown) is formed on the sidewall portion of the floating
다음에, 전면에, 스핀코트법에 의해 포토레지스트막(도시하지 않음)을 형성한다.Next, a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating.
다음에, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 메모리 셀 어레이 영역(2)을 노출하는 개구부(도시하지 않음)를 포토레지스트막에 형성한다.Next, an opening (not shown) exposing the memory
다음에, 포토레지스트막을 마스크로 하여, N형의 도펀트 불순물을 반도체 기판(20) 내에 도입한다. 이에 따라, 플로팅 게이트(30a)의 양측의 반도체 기판(20) 내와, 셀렉트 게이트(30b)의 양측의 반도체 기판(20) 내에 불순물 확산층(36a∼36c)이 형성된다. 이 후, 포토레지스트막을 박리한다.Next, an N-type dopant impurity is introduced into the
이렇게 해서, 플로팅 게이트(30a)와 컨트롤 게이트(34a)와 소스/드레인 확산층(36a, 36b)을 갖는 메모리 셀 트랜지스터 MT가 형성된다. 또한, 컨트롤 게이트(30b)와 소스/드레인 확산층(36b, 36c)을 갖는 선택 트랜지스터 ST가 형성된다.Thus, the memory cell transistor MT having the floating
다음에, 열산화법에 의해, 플로팅 게이트(30a)의 측벽 부분, 컨트롤 게이트(34b)의 측벽 부분, 셀렉트 게이트(30b)의 측벽 부분 및 폴리실리콘막(34b)의 측벽 부분에 실리콘 산화막(82)을 형성한다.A
다음에, 예를 들어 CVD법에 의해, 막 두께 50 ㎚의 실리콘 질화막(84)을 형성한다.Next, a
다음에, 드라이 에칭에 의해, 실리콘 질화막(84)을 이방성 에칭함으로써, 실리콘 질화막으로 이루어지는 사이드월 절연막(84)을 형성한다. 이때, 반사 방지막(80)이 에칭 제거되게 된다.Next, the
다음에, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 주변 회로 영역(4)의 폴리실리콘막(34)을 패터닝한다. 이에 따라, 고내압 트랜지스터가 형성되는 영역(6)에 폴리실리콘막(34)으로 이루어지는 고내압 트랜지스터(110N, 110P)의 게이트 전극(34c)이 형성된다. 또한, 섹터 셀렉트 트랜지스터가 형성되는 영역(7)에, 폴리실리콘(34)으로 이루어지는 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 게이트 전극(34d)이 형성된다. 또한, 제1 저전압 트랜지스터가 형성되는 영역(8)에 폴리실리콘(34)으로 이루어지는 제1 저전압 트랜지스터(111N, 111P)의 게이트 전극(34d)이 형성된다. 또한, 제2 저전압 트랜지스터가 형성되는 영역(9)에 폴리실리콘(34)으로 이루어지는 제2 저전압 트랜지스터(113N, 113P)의 게이트 전극(34d)이 형성된다. 또한, 전압 완충 트랜지스터가 형성되는 영역(11)에 폴리실리콘(34)으로 이루어지는 전압 완충 트랜지스터 BT의 게이트 전극(34d)이 형성된다.Next, the
다음에, 전면에, 스핀코트법에 의해, 포토레지스트막(도시하지 않음)을 형성한다.Next, a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating.
다음에, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 고내압 N채널 트랜지스터가 형성되는 영역(6N)을 노출하는 개구부(도시하지 않음)를 포토레지스트막에 형성한다.Next, an opening (not shown) exposing the
다음에, 포토레지스트막을 마스크로 하여 N형의 도펀트 불순물을 반도체 기판(20) 내에 도입한다. 이에 따라, 고내압 N채널 트랜지스터(110N)의 게이트 전극(34c)의 양측의 반도체 기판(20) 내에 N형의 저농도 확산층(86)이 형성된다. 이 후, 포토레지스트막을 박리한다.Next, an N-type dopant impurity is introduced into the
다음에, 전면에, 스핀코트법에 의해, 포토레지스트막(도시하지 않음)을 형성한다.Next, a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating.
다음에, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 고내압 P채널 트랜지스터가 형성되는 영역(6P)을 노출하는 개구부(도시하지 않음)를 포토레지스트막에 형성한다.Next, an opening (not shown) exposing the
다음에, 포토레지스트막을 마스크로 하여, P형의 도펀트 불순물을 반도체 기판(20) 내에 도입한다. 이에 따라, 고내압 P채널 트랜지스터(110P)의 게이트 전극(34c)의 양측의 반도체 기판(20) 내에, P형의 저농도 확산층(88)이 형성된다. 이 후, 포토레지스트막을 박리한다.Next, using the photoresist film as a mask, a P-type dopant impurity is introduced into the
다음에, 전면에, 스핀코트법에 의해, 포토레지스트막(도시하지 않음)을 형성한다.Next, a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating.
다음에, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 포토레지스트막에, 제2 저전압 트랜지스터가 형성되는 영역(9N)을 노출하는 개구부(도시하지 않음)를 형성한다. 이때, 포토레지스트막에는, 섹터 셀렉트 트랜지스터가 형성되는 영역(7)을 노출하는 개구부(도시하지 않음)도 형성된다.Next, an opening (not shown) exposing the
다음에, 포토레지스트막을 마스크로 하여, N형의 도펀트 불순물을 반도체 기판(20) 내에 도입한다. 이에 따라, 제2 저전압 N채널 트랜지스터(113N)의 게이트 전극(34d)의 양측의 반도체 기판(20) 내에, N형의 저농도 확산층(90a)이 형성된다. 또한, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 게이트 전극(34d)의 양측의 반도체 기판(20) 내에, N형의 저농도 확산층(90a)이 형성된다. 이 후, 포토레지스트막을 박리한다.Next, an N-type dopant impurity is introduced into the
다음에, 전면에, 스핀코트법에 의해, 포토레지스트막(도시하지 않음)을 형성한다.Next, a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating.
다음에, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 제2 저전압 P채널 트랜지스터가 형성되는 영역(9P)을 노출하는 개구부(도시하지 않음)를 포토레지스트막에 형성한다.Next, an opening (not shown) exposing the
다음에, 포토레지스트막을 마스크로 하여, P형의 도펀트 불순물을 반도체 기판(20) 내에 도입한다. 이에 따라, 제2 저전압 P채널 트랜지스터(113P)의 게이트 전극(34d)의 양측의 반도체 기판(20) 내에 P형의 저농도 확산층(92a)이 형성된다. 이 후, 포토레지스트막을 박리한다.Next, using the photoresist film as a mask, a P-type dopant impurity is introduced into the
다음에, 전면에, 스핀코트법에 의해, 포토레지스트막(도시하지 않음)을 형성한다.Next, a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating.
다음에, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 포토레지스트막에, 제1 저전압 N채널 트랜지스터가 형성되는 영역(8N)을 노출하는 개구부(도시하지 않음)를 형성한다. 이때, 포토레지스트막에는, 전압 완충 트랜지스터가 형성되는 영역(11)을 노출하는 개구부(도시하지 않음)도 형성된다.Next, an opening (not shown) exposing the
다음에, 포토레지스트막을 마스크로 하여, N형의 도펀트 불순물을 반도체 기판(20) 내에 도입한다. 이에 따라, 제1 저전압 N채널 트랜지스터(111N)의 게이트 전극(34d)의 양측의 반도체 기판(20) 내에, N형의 저농도 확산층(90)이 형성된다. 또한, 전압 완충 트랜지스터 BT의 게이트 전극(34d)의 양측의 반도체 기판(20) 내에, N형의 저농도 확산층(90)이 형성된다. 이 후, 포토레지스트막을 박리한다.Next, an N-type dopant impurity is introduced into the
다음에, 전면에, 스핀코트법에 의해, 포토레지스트막(도시하지 않음)을 형성한다.Next, a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating.
다음에, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 제1 저전압 P채널 트랜지스터가 형성되는 영역(8P)을 노출하는 개구부(도시하지 않음)를 포토레지스트막에 형성한다.Next, an opening (not shown) exposing the
다음에, 포토레지스트막을 마스크로 하여, P형의 도펀트 불순물을 반도체 기판(20) 내에 도입한다. 이에 따라, 제1 저전압 P채널 트랜지스터(111P)의 게이트 전극(34d)의 양측의 반도체 기판(20) 내에, P형의 저농도 확산층(92)이 형성된다. 이 후, 포토레지스트막을 박리한다(도 47, 도 48 참조).Next, using the photoresist film as a mask, a P-type dopant impurity is introduced into the
다음에, 예를 들어 CVD법에 의해, 막 두께 100 ㎚의 실리콘 산화막(93)을 형성한다.Next, a
다음에, 드라이 에칭에 의해, 실리콘 산화막(93)을 이방성 에칭한다. 이에 따라, 플로팅 게이트(30a)와 컨트롤 게이트(34a)를 갖는 적층체의 측벽 부분에, 실리콘 산화막으로 이루어지는 사이드월 절연막(93)이 형성된다(도 49, 도 50 참조). 또한, 셀렉트 게이트(30b)와 폴리실리콘막(34b)을 갖는 적층체의 측벽 부분에, 실리콘 산화막으로 이루어지는 사이드월 절연막(93)이 형성된다. 또한, 게이트 전극(34c, 34d)의 측벽 부분에 실리콘 산화막으로 이루어지는 사이드월 절연막(93)이 형성된다.Next, the
다음에, 전면에, 스핀코트법에 의해, 포토레지스트막(도시하지 않음)을 형성한다.Next, a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating.
다음에, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 고내압 N채널 트랜지스터가 형성되는 영역(6N)을 노출하는 개구부(도시하지 않음)를 포토레지스트막에 형성한다.Next, an opening (not shown) exposing the
다음에, 포토레지스트막을 마스크로 하여, N형의 도펀트 불순물을 반도체 기판(20) 내에 도입한다. 이에 따라, 고내압 N채널 트랜지스터의 게이트 전극(34c)의 양측의 반도체 기판(20) 내에, N형의 고농도 확산층(94)이 형성된다. N형의 저농도 확산층(86)과 N형의 고농도 확산층(94)에 의해, LDD 구조의 N형의 소스/드레인 확산층(96)이 형성된다. 이렇게 해서, 게이트 전극(34c)과 소스/드레인 확산층(96)을 갖는 고내압 N채널 트랜지스터(110N)가 형성된다. 고내압 N채널 트랜지스터(110N)는 제1 행 디코더(14), 제3 행 디코더(18), 제1 전압 인가 회로(15), 제2 전압 인가 회로(17), 제3 전압 인가 회로(19) 등의 고전압 회로에 이용된다.Next, an N-type dopant impurity is introduced into the
이 후, 포토레지스트막을 박리한다.Thereafter, the photoresist film is peeled off.
다음에, 전면에, 스핀코트법에 의해, 포토레지스트막(도시하지 않음)을 형성한다.Next, a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating.
다음에, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 고내압 P채널 트랜지스터가 형성되는 영역(6P)을 노출하는 개구부(도시하지 않음)를 포토레지스트막에 형성한다.Next, an opening (not shown) exposing the
다음에, 포토레지스트막을 마스크로 하여, P형의 도펀트 불순물을 반도체 기판(20) 내에 도입한다. 이에 따라, 고내압 P채널 트랜지스터(110P)의 게이트 전극(34c)의 양측의 반도체 기판(20) 내에, P형의 고농도 확산층(98)이 형성된다. P형의 저농도 확산층(88)과 P형의 고농도 확산층(98)에 의해, LDD 구조의 P형의 소스/드레인 확산층(100)이 형성된다. 이렇게 해서, 게이트 전극(34c)과 소스/드레인 확산층(100)을 갖는 고내압 P채널 트랜지스터(110P)가 형성된다. 고내압 P채널 트랜지스터(110P)는 제1 행 디코더(14), 제3 행 디코더(18), 제1 전압 인가 회로(15), 제2 전압 인가 회로(17), 제3 전압 인가 회로(19) 등의 고전압 회로에 이용된다. 이 후, 포토레지스트막을 박리한다.Next, using the photoresist film as a mask, a P-type dopant impurity is introduced into the
다음에, 전면에, 스핀코트법에 의해, 포토레지스트막(도시하지 않음)을 형성한다.Next, a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating.
다음에, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 제1 저전압 N채널 트랜지스터가 형성되는 영역(8N)을 노출하는 개구부(도시하지 않음) 및 제2 저전압 N채널 트랜지스터(9N)를 노출하는 개구부(도시하지 않음)를 포토레지스트막에 형성한다. 이때, 포토레지스트막에는, 섹터 셀렉트 트랜지스터가 형성되는 영역(7)을 노출하는 개구부(도시하지 않음) 및 전압 완충 트랜지스터가 형성되는 영역(11)을 노출하는 개구부(도시하지 않음)도 형성된다.Next, an opening (not shown) exposing the
다음에, 포토레지스트막을 마스크로 하여, N형의 도펀트 불순물을 반도체 기판(20) 내에 도입한다. 이에 따라, 제1 저전압 N채널 트랜지스터(111N)의 게이트 전극(34d)의 양측의 반도체 기판(20) 내에, N형의 고농도 확산층(102)이 형성된다. 제2 저전압 N채널 트랜지스터(113N)의 게이트 전극(34d)의 양측의 반도체 기판(20) 내에, N형의 고농도 확산층(102)이 형성된다. 또한, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 게이트 전극(34d)의 양측의 반도체 기판(20) 내에, N형의 고농도 확산층(102)이 형성된다. 또한, 전압 완충 트랜지스터 BT의 게이트 전극(34d)의 양측의 반도체 기판(20) 내에, N형의 고농도 확산층(102)이 형성된다. N형의 저농도 확산층(90)과 N형의 고농도 확산층(102)에 의해, LDD 구조의 N형의 소스/드레인 확산층(104)이 형성된다.Next, an N-type dopant impurity is introduced into the
이렇게 해서, 게이트 전극(34d)과 소스/드레인 확산층(104)을 갖는 제1 저전압 N채널 트랜지스터(111N)가 형성된다. 또한, 게이트 전극(34d)과 소스/드레인 확산층(104)을 갖는 제2 저전압 N채널 트랜지스터(113N)가 형성된다. 또한, 게이트 전극(34d)과 소스/드레인 확산층(104)을 갖는 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST가 형성된다. 또한, 게이트 전극(34d)과 소스/드레인 확산층(104)을 갖는 전압 완충 트랜지스터 BT가 형성된다.Thus, the first low-voltage N-
제1 저전압 N채널 트랜지스터(111N)는 열 디코더(12), 제2 행 디코더(16), 센스 앰프(13) 등의 저전압 회로에 이용된다. 또한, 제2 저전압 N채널 트랜지스터(113N)는 제1 제어 회로(23), 제2 제어 회로(29) 등의 저전압 회로에 이용된다.The first low-voltage N-
이 후, 포토레지스트막을 박리한다.Thereafter, the photoresist film is peeled off.
다음에, 전면에, 스핀코트법에 의해, 포토레지스트막(도시하지 않음)을 형성한다.Next, a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating.
다음에, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 제1 저전압 P채널 트랜지스터가 형성되는 영역(8P)을 노출하는 개구부(도시하지 않음) 및 제2 저전압 P채널 트랜지스터가 형성되는 영역(9P)을 노출하는 개구부(도시하지 않음)를 포토레지스트막에 형성한다.Next, an opening (not shown) for exposing a
다음에, 포토레지스트막을 마스크로 하여, P형의 도펀트 불순물을 반도체 기판(20) 내에 도입한다. 이에 따라, 제1 저전압 P채널 트랜지스터(111P)의 게이트 전극(34d)의 양측의 반도체 기판(20) 내에, P형의 고농도 확산층(106)이 형성된다. 제2 저전압 P채널 트랜지스터(113P)의 게이트 전극(34d)의 양측의 반도체 기판(20) 내에, P형의 고농도 확산층(106)이 형성된다. P형의 저농도 확산층(92)과 P형의 고농도 확산층(106)에 의해, LDD 구조의 P형의 소스/드레인 확산층(108)이 형성된다.Next, using the photoresist film as a mask, a P-type dopant impurity is introduced into the
이렇게 해서, 게이트 전극(34d)과 소스/드레인 확산층(108)을 갖는 제1 저전압 P채널 트랜지스터(111P)가 형성된다. 또한, 게이트 전극(34d)과 소스/드레인 확산층(108)을 갖는 제2 저전압 P채널 트랜지스터(113P)가 형성된다. 제1 저전압 P채널 트랜지스터(111P)는 열 디코더(12), 제2 행 디코더(16), 센스 앰프(13) 등의 저전압 회로에 이용된다. 또한, 제2 저전압 P채널 트랜지스터(113P)는, 제1 제어 회로(23), 제2 제어 회로(29) 등의 저전압 회로에 이용된다.Thus, the first low-voltage P-
이 후, 포토레지스트막을 박리한다(도 49, 도 50 참조).Thereafter, the photoresist film is peeled off (see Figs. 49 and 50).
다음에, 예를 들어 스퍼터링법에 의해, 전면에, 막 두께 10 ㎚의 코발트막을 형성한다.Next, a 10-nm-thick cobalt film is formed on the entire surface by, for example, sputtering.
다음에, 도 21을 이용하여 전술한 제1 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치와 동일하게 하여, 코발트 실리사이드막(38a∼38f)을 형성한다. 이 후, 미반응의 코발트막을 에칭 제거한다.Next,
선택 트랜지스터 ST의 드레인 확산층(36c) 상에 형성된 코발트 실리사이드막(38b)은 드레인 전극으로서 기능한다. 메모리 셀 트랜지스터 MT의 소스 확산층(36a) 상에 형성된 코발트 실리사이드막(38a)은 소스 전극으로서 기능한다.The
고내압 트랜지스터(110N, 110P)의 소스/드레인 확산층(96, 100) 상에 형성된 코발트 실리사이드막(38e)은 소스/드레인 전극으로서 기능한다. 제1 저전압 트랜지스터(111N, 111P), 제2 저전압 트랜지스터(113N, 113P)의 소스/드레인 확산층(104, 108) 상에 형성된 코발트 실리사이드막(38e)은 소스/드레인 전극으로서 기능한다. 또한, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST, 전압 완충 트랜지스터 BT의 소스/드레인 확산층(104) 상에 형성된 코발트 실리사이드막(38e)은 소스/드레인 전극으로서 기능한다(도 51, 도 52 참조).The
다음에, 도 53 및 도 54에 나타내는 바와 같이, 전면에, 예를 들어 CVD법에 의해, 막 두께 100 ㎚의 실리콘 질화막(114)을 형성한다. 실리콘 질화막(114)은, 에칭 스토퍼로서 기능하는 것이다.Next, as shown in FIGS. 53 and 54, a
다음에, 전면에, CVD법에 의해, 막 두께 1.6 ㎛의 실리콘 산화막(116)을 형성한다. 이렇게 해서, 실리콘 질화막(114)과 실리콘 산화막(116)으로 이루어지는 층간 절연막(40)이 형성된다.Next, a
다음에, CMP법에 의해, 층간 절연막(40)의 표면을 평탄화한다.Next, the surface of the
다음에, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 소스/드레인 전극(38a, 38c)에 달하는 컨택트홀(42), 코발트 실리사이드막(38e)에 달하는 컨택트홀(42) 및 코발트 실리사이드막(38f)에 달하는 컨택트홀(42)을 형성한다.Next, a
다음에, 전면에, 스퍼터링법에 의해, Ti막과 TiN막으로 이루어지는 배리어층(도시하지 않음)을 형성한다.Next, a barrier layer (not shown) made of a Ti film and a TiN film is formed on the entire surface by sputtering.
다음에, 전면에, 예를 들어 CVD법에 의해, 막 두께 300 ㎚의 텅스텐막(44)을 형성한다.Next, a
다음에, CMP법에 의해, 층간 절연막(40)의 표면이 노출될 때까지 텅스텐막(44) 및 배리어막을 연마한다. 이렇게 해서, 컨택트홀(42) 내에, 예를 들어 텅스텐으로 이루어지는 도체 플러그(44)가 매립된다.Next, the
다음에, 예를 들어 스퍼터링법에 의해, 도체 플러그(44)가 매립된 층간 절연막(40) 상에 Ti막, TiN막, Al막, Ti막 및 TiN막을 순차 적층하여 이루어지는 적층막(46)을 형성한다.Next, a
다음에, 포토리소그래피 기술을 이용하여 적층막(46)을 패터닝한다. 이에 따라, 적층막으로 이루어지는 배선(제1 금속 배선층)(46)이 형성된다(도 53 내지 도 55 참조).Next, the
이 후, 도 24 및 도 25를 이용하여 전술한 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법과 동일하게 하여, 다층 배선 구조가 형성된다.24 and 25, a multilayer wiring structure is formed in the same manner as in the above-described manufacturing method of the nonvolatile semiconductor memory device.
이렇게 해서 본 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치가 제조된다.Thus, the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment is manufactured.
[제3 실시형태][Third embodiment]
제3 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치 및 그 판독 방법, 기록 방법, 소거 방법, 및 그 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 도 56 내지 도 60을 이용하여 설명한다. 도 1 내지 도 55에 나타내는 제1 또는 제2 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치 등과 동일한 구성 요소에는, 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략 또는 간결하게 한다.A nonvolatile semiconductor memory device, a reading method, a recording method, an erasing method, and a method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the third embodiment will be explained with reference to FIGS. 56 to 60. FIG. Constituent elements that are the same as those of the nonvolatile semiconductor memory device or the like according to the first or second embodiment shown in Figs. 1 to 55 are denoted by the same reference numerals and their description is omitted or simplified.
(비휘발성 반도체 기억 장치)(Nonvolatile semiconductor memory device)
우선, 본 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치에 관해서 도 56 내지 도 58을 이용하여 설명한다. 도 56은 본 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치를 나타내는 회로도이다. 도 57은 본 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치를 나타내는 단면도이다.First, the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 56 to 58. FIG. 56 is a circuit diagram showing a nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment. 57 is a cross-sectional view showing a nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment.
본 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치는, 전압 완충 트랜지스터가 형성되는 영역(11)이 트리플웰 구조로 되어 있지 않은 것에 주된 특징이 있다.In the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment, the
도 57에 나타내는 바와 같이, 전압 완충 트랜지스터가 형성되는 영역(11)에 있어서의 반도체 기판(20) 내에는 P형 웰(74PB)이 형성되어 있다. 본 실시형태에 있어서는, 전압 완충 트랜지스터가 형성되는 영역(11) 내에는 N형 웰(N형의 확산층)(25)(도 36 참조)은 형성되어 있지 않다. 즉, 전압 완충 트랜지스터가 형성되는 영역(11)은 트리플웰 구조로 되어 있지 않다.As shown in FIG. 57, a P-type well 74PB is formed in the
P형 웰(74PB) 상에는 전압 완충 트랜지스터 BT가 형성되어 있다. 즉, P형 웰(74PB) 상에는 게이트 절연막(79)을 개재하여 게이트 전극(34d)이 형성되어 있다. 게이트 전극(34d)의 양측의 반도체 기판(20) 내에는 소스/드레인 확산층(104)이 형성되어 있다. 이렇게 해서, P형 웰(74PB) 상에는, 게이트 전극(34d)과 소스/드레인 확산층(104)을 갖는 전압 완충 트랜지스터 BT가 형성되어 있다.A voltage buffer transistor BT is formed on the P-type well 74PB. That is, on the P-type well 74PB, a
또한, 도 56에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에서는, P형 웰(74PB)에 전압을 인가하는 제3 전압 인가 회로(19)(도 27 참조)는 설치되어 있지 않다.56, the third voltage applying circuit 19 (see FIG. 27) for applying a voltage to the P-type well 74PB is not provided in this embodiment.
도 58은, 각각의 구성 요소에 사용되고 있는 트랜지스터의 종별, 트랜지스터의 내압 및 트랜지스터의 게이트 절연막의 막 두께를 나타내는 도면이다.Fig. 58 is a diagram showing the type of the transistor used in each component, the breakdown voltage of the transistor, and the film thickness of the gate insulating film of the transistor.
도 58에 나타내는 바와 같이, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST로서는, 정격 전압이 예를 들어 3 V인 저전압 트랜지스터(3 VTr)가 이용되고 있다. 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 소스/드레인 확산층(104)과 P형 웰(74PS) 사이의 내압은, 예를 들어 6 V 정도이다. 또한, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 게이트 전극(34d)과 소스/드레인 확산층(104) 사이의 내압은, 예를 들어 6 V 정도이다. 또한, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 게이트 절연막(77)의 막 두께는, 예를 들어 6 ㎚ 정도이다.As shown in FIG. 58, a low-voltage transistor 3 VTr having a rated voltage of, for example, 3 V is used as the sector select transistor SST. The breakdown voltage between the source /
전압 완충 트랜지스터 BT로서는, 정격 전압이 예를 들어 1.8 V인 저전압 트랜지스터(1.8 VTr)가 이용되고 있다. 전압 완충 트랜지스터 BT의 소스/드레인 확산층(104)과 P형 웰(74PB) 사이의 내압은, 예를 들어 6 V 정도이다. 한편, 전압 완충 트랜지스터 BT의 게이트 전극(34d)과 소스/드레인 확산층(104) 사이의 내압은, 예를 들어 3 V 정도이다. 즉, 전압 완충 트랜지스터 BT의 소스/드레인 확산층(104)과 P형 웰(74PB) 사이의 내압은, 게이트 전극(34d)과 소스/드레인 확산층(104) 사이의 내압보다 높다. 또한, 전압 완충 트랜지스터 BT의 게이트 절연막(79)의 막 두께는, 예를 들어 3 ㎚ 정도이다.As the voltage buffer transistor BT, a low voltage transistor (1.8 VTr) having a rated voltage of, for example, 1.8 V is used. The breakdown voltage between the source /
또한, 열 디코더(12)의 저전압 회로에는, 정격 전압이 예를 들어 1.8 V인 제1 저전압 트랜지스터(1.8 VTr)(111N, 111P)가 이용되고 있다. 열 디코더(12)에 이용되고 있는 제1 저전압 트랜지스터(111N, 111P)(도 54 참조)의 소스 확산층(104)과 P형 웰(74P) 사이의 내압은, 예를 들어 6 V 정도이다. 한편, 열 디코더(12)에 이용되고 있는 제1 저전압 트랜지스터(111N, 111P)의 게이트 전극(34d)과 소스 확산층(104) 사이의 내압은, 예를 들어 3 V 정도이다. 즉, 열 디코더(12)에 이용되고 있는 제1 저전압 트랜지스터(111N, 111P)의 소스/드레인 확산층(104)과 P형 웰(74P) 사이의 내압은, 게이트 전극(34d)과 소스/드레인 확산층(104) 사이의 내압보다 높다. 또한, 열 디코더(12)에 이용되고 있는 제1 저전압 트랜지스터(111N, 111P)의 게이트 절연막(79)의 막 두께는, 예를 들어 3 ㎚ 정도이다.A first low-voltage transistor (1.8 VTr) 111N, 111P having a rated voltage of, for example, 1.8 V is used as the low-voltage circuit of the
또한, 센스 앰프(13)에는, 정격 전압이 예를 들어 1.8 V인 제1 저전압 트랜지스터(1.8 VTr)(111N, 111P)가 이용되고 있다. 센스 앰프(13)에 이용되고 있는 제1 저전압 트랜지스터(111N, 111P)의 소스/드레인 확산층(104)과 P형 웰(74P) 사이의 내압은, 예를 들어 6 V 정도이다. 한편, 센스 앰프(13)에 이용되고 있는 제1 저전압 트랜지스터(111N, 111P)의 게이트 전극(34d)과 소스/드레인 확산층(104) 사이의 내압은, 예를 들어 3 V 정도이다. 즉, 센스 앰프(13)에 이용되고 있는 제1 저전압 트랜지스터(111N, 111P)의 소스/드레인 확산층(104)과 P형 웰(74P) 사이의 내압은, 게이트 전극(34d)과 소스/드레인 확산층(104) 사이의 내압보다 높다. 또한, 열 디코더(12)에 이용되고 있는 제1 저전압 트랜지스터(111N, 111P)의 게이트 절연막(79)의 막 두께는, 예를 들어 3 ㎚ 정도이다.The
또한, 제1 행 디코더(14)에는, 정격 전압이 예를 들어 10 V인 고내압 트랜지스터(10 VTr)(110N, 111P)가 이용되고 있다. 제1 행 디코더(14)에 이용되고 있는 고내압 트랜지스터(110N, 110P)의 내압은, 예를 들어 12 V 정도이다. 또한, 제1 행 디코더(14)에 이용되고 있는 고내압 트랜지스터(110N, 110P)의 게이트 절연막(76)의 막 두께는, 예를 들어 16 ㎚ 정도이다.The first high-voltage transistor 10 VTr (110 VT) 110 N and 111 P having a rated voltage of, for example, 10 V is used as the
또한, 제2 행 디코더(16)에는, 정격 전압이 예를 들어 1.8 V인 제1 저전압 트랜지스터(1.8 VTr)(111N, 111P)가 이용되고 있다. 제2 행 디코더(16)에 이용되고 있는 제1 저전압 트랜지스터(111N, 111P)의 소스/드레인 확산층(104)과 P형 웰(74P) 사이의 내압은, 예를 들어 6 V 정도이다. 한편, 제2 행 디코더(16)에 이용되고 있는 제1 저전압 트랜지스터(111N, 111P)의 게이트 전극(34d)과 소스/드레인 확산층(104) 사이의 내압은, 예를 들어 3 V 정도이다. 즉, 제2 행 디코더(16)에 이용되고 있는 제1 저전압 트랜지스터(111N, 111P)의 소스/드레인 확산층(104)과 P형 웰(74P) 사이의 내압은, 게이트 전극(34d)과 소스/드레인 확산층(104) 사이의 내압보다 높다. 또한, 제2 행 디코더(16)에 이용되고 있는 제1 저전압 트랜지스터(111N, 111P)의 게이트 절연막(79)의 막 두께는, 예를 들어 3 ㎚ 정도이다.The
또한, 제3 행 디코더(18)에는, 정격 전압이 예를 들어 10 V인 고내압 트랜지스터(10 VTr)(110N, 110P)가 이용되고 있다. 제3 행 디코더(18)에 이용되고 있는 고내압 트랜지스터(110N, 110P)의 내압은, 예를 들어 12 V 정도이다. 또한, 제3 행 디코더(18)에 이용되고 있는 고내압 트랜지스터(110N, 110P)의 게이트 절연막(76)의 막 두께는, 예를 들어 16 ㎚ 정도이다.The third high-voltage transistor 10 VTr (110 VT) 110 N, 110 P having a rated voltage of, for example, 10 V is used as the
제1 제어 회로(23)의 저전압 회로에는, 정격 전압이 예를 들어 3 V인 제2 저전압 트랜지스터(3 VTr)(113N, 113P)가 이용되고 있다. 제1 제어 회로(23)에 이용되고 있는 제2 저전압 트랜지스터(113N, 113P)의 내압은, 예를 들어 6 V 정도이다. 또한, 제1 제어 회로(23)에 이용되고 있는 제2 저전압 트랜지스터(113N, 113P)의 게이트 절연막(77)의 막 두께는, 예를 들어 6 ㎚ 정도이다.As the low-voltage circuit of the
제2 제어 회로(29)에는, 정격 전압이 예를 들어 3 V인 제2 저전압 트랜지스터(3 VTr)(113N, 113P)가 이용되고 있다. 제2 제어 회로(29)에 이용되고 있는 제2 저전압 트랜지스터(113N, 113P)의 내압은, 예를 들어 6 V 정도이다. 또한, 제2 제어 회로(29)에 이용되고 있는 제2 저전압 트랜지스터(113N, 113P)의 게이트 절연막(77)의 막 두께는, 예를 들어 6 ㎚ 정도이다.The second low-voltage transistor (3 VTr) 113N, 113P having a rated voltage of, for example, 3 V is used as the
제1 전압 인가 회로(15)에는, 정격 전압이 예를 들어 10 V인 고내압 트랜지스터(10 VTr)(110N, 110P)가 이용되고 있다. 제1 전압 인가 회로(15)에 이용되고 있는 고내압 트랜지스터(110N, 110P)의 내압은, 예를 들어 12 V 정도이다. 또한, 제1 전압 인가 회로(15)에 이용되고 있는 고내압 트랜지스터(110N, 110P)의 게이트 절연막(76)의 막 두께는, 예를 들어 16 ㎚ 정도이다.The first
제2 전압 인가 회로(17)에는, 정격 전압이 예를 들어 10 V인 고내압 트랜지스터(10 VTr)(110N, 110P)가 이용되고 있다. 제2 전압 인가 회로(17)에 이용되고 있는 고내압 트랜지스터(110N, 110P)의 내압은, 예를 들어 12 V 정도이다. 또한, 제2 전압 인가 회로(17)에 이용되고 있는 고내압 트랜지스터(110N, 110P)의 게이트 절연막(76)의 막 두께는, 예를 들어 16 ㎚ 정도이다.The second
본 실시형태에서는, 전압 완충 트랜지스터 BT의 P형 웰(74PB)과 소스/드레인 확산층(104) 사이의 내압이 비교적 높기 때문에, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 소거할 때에, P형 웰(74PB)에 바이어스 전압을 인가하는 것이 필요하지 않다. 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 소거할 때에, 전압 완충 트랜지스터 BT의 게이트 전극(34d)에 바이어스 전압을 인가하면, 전압 완충 트랜지스터 BT에 있어서 파괴가 생기는 것을 방지할 수 있다. 본 실시형태와 같이, 전압 완충 트랜지스터가 형성되는 영역(11)을 트리플웰 구조로 하지 않아도 좋다.In this embodiment, since the breakdown voltage between the P-type well 74PB and the source /
(비휘발성 반도체 기억 장치의 동작)(Operation of nonvolatile semiconductor memory device)
다음에, 본 변형예에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 동작 방법을 도 59 및 도 60을 이용하여 설명한다. 도 59는, 본 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 판독 방법, 기록 방법 및 소거 방법을 나타내는 도면이다. 도 59에 있어서 F는 플로팅을 나타내고 있다.Next, a method of operating the nonvolatile semiconductor memory device according to the present modification will be described with reference to FIGS. 59 and 60. FIG. 59 is a diagram showing a reading method, a recording method and an erasing method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment. In Fig. 59, F represents floating.
(판독 방법)(Reading method)
우선, 본 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 판독 방법에 관해서 도 59를 이용하여 설명한다.First, a reading method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
또한, 여기서는, 도 56에 있어서 파선 A로 둘러싸인 메모리 셀 MC와 파선 B로 둘러싸인 메모리 셀 MC에 기록된 정보를 판독하는 경우를 예로 설명한다.Here, the case of reading the information recorded in the memory cell MC surrounded by the broken line A and the memory cell MC surrounded by the broken line B in Fig. 56 will be described as an example.
메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 판독할 때에는, 각부의 전위를 이하와 같이 설정한다.When reading information recorded in the memory cell transistor MT, the potential of each part is set as follows.
즉, 선택해야 할 메모리 셀 MC에 접속된 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST에 접속되어 있는 섹터 선택선 SSL11의 전위를, 예를 들어 1.8 V로 한다. 한편, 선택된 섹터 선택선 SSL11 이외의 섹터 선택선 SSL12, SSL21, SSL22의 전위는 모두 0 V로 한다.That is, the potential of the sector selection line SSL11 connected to the sector select transistor SST connected to the memory cell MC to be selected is set to 1.8 V, for example. On the other hand, the potentials of the sector selection lines SSL12, SSL21, and SSL22 other than the selected sector selection line SSL11 are all 0V.
또한, 전압 완충 트랜지스터 BT의 게이트의 전위 BG를, 예를 들어 1.8 V로 한다.Further, the potential BG of the gate of the voltage buffer transistor BT is set to 1.8 V, for example.
또한, 선택해야 할 메모리 셀 MC에 접속된 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST에 접속되어 있는 메인 비트선(비트선) MBL1, MBL2의 전위를, 예를 들어 0.5 V로 한다.The potentials of the main bit lines (bit lines) MBL1 and MBL2 connected to the sector select transistor SST connected to the memory cell MC to be selected are set to 0.5 V, for example.
또한, 제1 워드선 CG11, CG12, CG21, CG22의 전위는, 항상 1.8 V로 한다.The potentials of the first word lines CG11, CG12, CG21, and CG22 are always set to 1.8 V.
또한, 선택해야 할 메모리 셀 MC에 접속된 제2 워드선 SG11의 전위를, 예를 들어 1.8 V로 한다. 한편, 선택된 제2 워드선 SG11 이외의 제2 워드선 SG12, SG21, SG22의 전위를 0 V로 한다.Further, the potential of the second word line SG11 connected to the memory cell MC to be selected is set to 1.8 V, for example. On the other hand, the potentials of the second word lines SG12, SG21, and SG22 other than the selected second word line SG11 are set to 0V.
P형 웰(26)의 전위 VB1은 모두 0 V로 한다. 또한, P형 웰(74PS)의 전위 VB2는 모두 0 V로 한다. 소스선 SL11, SL21의 전위는 모두 0 V로 한다.The potential V B1 of the P-
본 실시형태에 있어서도, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST 및 전압 완충 트랜지스터 BT로서 저전압 트랜지스터가 이용되고 있기 때문에, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 판독할 때에, 충분히 큰 판독 전류가 얻어진다. 이 때문에, 본 실시형태에 따르면, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록되어 있는 정보를 고속으로 판정하는 것이 가능해지고, 나아가서는, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록되어 있는 정보를 고속으로 판독하는 것이 가능해진다.Also in this embodiment, since a low-voltage transistor is used as the sector select transistor SST and the voltage buffer transistor BT, a sufficiently large read current can be obtained when information recorded in the memory cell transistor MT is read. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to determine the information recorded in the memory cell transistor MT at a high speed, and moreover, it becomes possible to read the information recorded in the memory cell transistor MT at a high speed.
(기록 방법)(Recording method)
다음에, 본 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 기록 방법에 대해서 도 59를 이용하여 설명한다.Next, a recording method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
또한, 여기서는, 도 56에 있어서 파선 A로 둘러싸인 메모리 셀 MC에 정보를 기록하는 경우를 예로 설명한다.Here, a case where information is recorded in the memory cell MC surrounded by the broken line A in Fig. 56 will be described as an example.
메모리 셀 트랜지스터 MT에 정보를 기록할 때는, 각부의 전위를 이하와 같이 설정한다.When information is recorded in the memory cell transistor MT, the potential of each part is set as follows.
즉, 선택해야 할 메모리 셀 MC(메모리 셀 A)에 접속된 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST에 접속되어 있는 섹터 선택선 SSL11의 전위를, 예를 들어 3 V로 한다. 한편, 선택된 섹터 선택선 SSL11 이외의 섹터 선택선 SSL12, SSL21, SSL22의 전위는 모두 0 V로 한다.That is, the potential of the sector selection line SSL11 connected to the sector select transistor SST connected to the memory cell MC (memory cell A) to be selected is set to 3 V, for example. On the other hand, the potentials of the sector selection lines SSL12, SSL21, and SSL22 other than the selected sector selection line SSL11 are all 0V.
또한, 전압 완충 트랜지스터 BT의 게이트의 전위 BG를, 예를 들어 3 V로 한다.Further, the potential BG of the gate of the voltage buffer transistor BT is set to 3 V, for example.
또한, 선택해야 할 메모리 셀 MC에 접속된 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST에 접속되어 있는 메인 비트선(비트선) MBL1의 전위를, 예를 들어 0 V로 한다. 한편, 선택된 메인 비트선 MBL1 이외의 메인 비트선 MBL2의 전위는, 플로팅으로 한다.In addition, the potential of the main bit line (bit line) MBL1 connected to the sector select transistor SST connected to the memory cell MC to be selected is set to 0 V, for example. On the other hand, the potential of the main bit line MBL2 other than the selected main bit line MBL1 is made floating.
또한, 선택해야 할 메모리 셀 MC에 접속된 제1 워드선 CG11의 전위를, 예를 들어 9 V로 한다. 한편, 선택된 제1 워드선 CG11 이외의 제1 워드선 CG12, CG21, CG22의 전위를, 0 V로 한다.Further, the potential of the first word line CG11 connected to the memory cell MC to be selected is set to 9 V, for example. On the other hand, the potentials of the first word lines CG12, CG21, and CG22 other than the selected first word line CG11 are set to 0V.
또한, 선택해야 할 메모리 셀 MC에 접속된 제2 워드선 SG11의 전위를, 예를 들어 2.5 V로 한다. 한편, 선택된 제2 워드선 SG11 이외의 제2 워드선 SG12, SG21, SG22의 전위를, 0 V로 한다.Further, the potential of the second word line SG11 connected to the memory cell MC to be selected is set to 2.5 V, for example. On the other hand, the potentials of the second word lines SG12, SG21, and SG22 other than the selected second word line SG11 are set to 0V.
또한, 선택해야 할 메모리 셀 MC에 접속된 소스선 SL11의 전위를, 예를 들어 5.5 V로 한다. 한편, 선택된 소스선 SL11 이외의 소스선 SL21의 전위를, 플로팅으로 한다.Further, the potential of the source line SL11 connected to the memory cell MC to be selected is set to 5.5 V, for example. On the other hand, the potential of the source line SL21 other than the selected source line SL11 is made floating.
P형 웰(26)의 전위 VB1은 모두 0 V로 한다. 또한, P형 웰(74PS)의 전위 VB2는 모두 0 V로 한다.The potential V B1 of the P-
각부의 전위를 상기한 바와 같이 설정하면, 메모리 셀 트랜지스터 MT의 소스 확산층(36a)과 드레인 확산층(36b)의 사이에 전자가 흐르고, 메모리 셀 트랜지스터 MT의 플로팅 게이트(30a) 내에 전자가 도입된다. 이에 따라, 메모리 셀 트랜지스터 MT의 플로팅 게이트(30a)에 전하가 축적되고, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 정보가 기록되게 된다.When the electric potential of each part is set as described above, electrons flow between the
(소거 방법)(Erase method)
다음에, 본 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 소거 방법을 도 59 및 도 60을 이용하여 설명한다. 도 60은 본 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 소거 방법을 나타내는 단면도이다.Next, an erasing method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 59 and 60. FIG. 60 is a cross-sectional view showing the erasing method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment.
메모리 셀 어레이에 기록된 정보의 소거는, 예를 들어 섹터 SCT마다 행해진다. 여기서는, 제1 섹터 SCT1 내에 존재하는 복수의 메모리 셀 MC에 기록된 정보를 일괄해서 소거하는 경우를 예로 설명한다.Erasing of information recorded in the memory cell array is performed for each sector SCT, for example. Here, a case where the information recorded in the plurality of memory cells MC existing in the first sector SCT1 is collectively erased will be described as an example.
본 실시형태에서는, 이하와 같이 하여, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 소거한다.In the present embodiment, the information recorded in the memory cell transistor MT is erased as follows.
또한, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 소거할 때에는, 메인 비트선 MBL1, MBL2의 전위는 항상 플로팅으로 한다. 또한, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 소거할 때에는, 소스선 SL11, SL21의 전위는, 항상 플로팅으로 한다. 또한, 반도체 기판(20)의 전위는 0 V(접지)로 한다. 또한, 선택 트랜지스터 ST의 게이트 SG11, SG12, SG21, SG22의 전위는 항상 플로팅으로 한다.When the information recorded in the memory cell transistor MT is erased, the potentials of the main bit lines MBL1 and MBL2 are always set to the floating state. When the information recorded in the memory cell transistor MT is erased, the potentials of the source lines SL11 and SL21 are always set to the floating state. The potential of the
메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 소거할 때에는, 우선 제2 제어 회로(29)에 의해, 전압 완충 트랜지스터 BT의 게이트의 전위 BG를, 제4 전위 VERS4로 설정한다. 여기서는, 전압 완충 트랜지스터 BT의 게이트의 전위(제4 전위) VERS4를, 예를 들어 3 V로 한다.When the information written in the memory cell transistor MT is erased, the
다음에, 제2 전압 인가 회로(17)에 의해, P형 웰(74PS)의 전위 VB2를, 제3 전위 VERS3로 설정한다. 여기서는, 제3 전위 VERS3를, 예를 들어 6 V로 한다.Next, the second
또한, 섹터 선택선 SSL11, SSL12, SSL21, SSL22의 전위를, 제2 전위 VERS2로 설정한다. 여기서는, 섹터 선택선 SSL11, SSL12, SSL21, SSL22의 전위(제2 전위) VERS2를, 예를 들어 5 V로 한다.In addition, the potentials of the sector select lines SSL11, SSL12, SSL21, and SSL22 are set to the second potential V ERS2 . Here, the potential (second potential) V ERS2 of the sector select lines SSL11, SSL12, SSL21, and SSL22 is set to 5 V, for example.
다음에, 제1 전압 인가 회로(15)에 의해, P형 웰(26)의 전위 VB1를, 제1 전위 VERS1로 설정한다. 여기서는, 제1 전위 VERS1를, 예를 들어 9 V로 한다.Next, the potential V B1 of the P-
다음에, 소거의 대상이 되는 제1 섹터 SCT1 내의 메모리 셀 MC에 접속된 제1 워드선 CG11, CG12의 전위를, 예를 들어 -9 V로 한다. 한편, 소거의 대상이 아닌 제2 섹터 SCT2 내의 메모리 셀 MC에 접속된 워드선 CG21, CG22의 전위를, 예를 들어 플로팅으로 한다.Next, the potentials of the first word lines CG11 and CG12 connected to the memory cells MC in the first sector SCT1 to be erased are set to -9 V, for example. On the other hand, the potentials of the word lines CG21 and CG22 connected to the memory cells MC in the second sector SCT2 that are not to be erased are made floating, for example.
제1 워드선 CG11, CG12의 전위를 예를 들어 -9 V로 설정하면, 메모리 셀 트랜지스터 MT의 플로팅 게이트(30a)로부터 전하가 방출된다. 이에 따라, 메모리 셀 트랜지스터 MT의 플로팅 게이트(30a)에 전하가 축적되어 있지 않은 상태가 되고, 메모리 셀 트랜지스터 MT의 정보가 소거되게 된다. When the potential of the first word lines CG11 and CG12 is set to, for example, -9 V, charges are discharged from the floating
전술한 바와 같이, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 소거할 때에는, P형 웰(26)의 전위(제1 전위) VERS1는 예를 들어 9 V로 설정된다. P형 웰(26)의 전위 VERS1가 9 V로 설정되는 경우, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 소스 확산층(104)의 전위 VERS1′는, 예를 들어 8.5∼8.7 V 정도가 된다. 소스 확산층(104)의 전위 VERS1′가 P형 웰(26)의 전위 VERS1보다 낮아지는 것은, P형 웰(26)과 드레인 확산층(36c)에 의해 형성되는 다이오드에 의해 전압 강하가 생기기 때문이다.As described above, when the information recorded in the memory cell transistor MT is erased, the potential (first potential) V ERS1 of the P-
P형 웰(74PS)의 전위(제3 전위) VERS3가 예를 들어 6 V인 경우, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 소스 확산층(104)과 P형 웰(74PS) 사이의 전위차(VERS1′-VERS3)는, 예를 들어 2.5∼2.7 V 정도가 된다. 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST로서 이용되고 있는 제2 저전압 트랜지스터의 내압은, 전술한 바와 같이 예를 들어 6 V 정도이기 때문에, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 소스 확산층(104)과 P형 웰(74PS)의 사이에 있어서 파괴가 생기는 일은 없다.When the potential (third potential) V ERS3 of the P-type well 74PS is, for example, 6 V, the potential difference V ERS1 '-V (V ERS1'V) between the
또한, 섹터 선택선 SSL의 전위(제2 전위) VERS2가 예를 들어 5 V인 경우, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 게이트 전극(34d)과 소스 확산층(104) 사이의 전위차(VERS1′-VERS2)는, 예를 들어 3.5∼3.7 V 정도가 된다. 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST로서 이용되고 있는 제2 저전압 트랜지스터의 내압은, 전술한 바와 같이 예를 들어 6 V 정도이기 때문에, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 게이트 전극(34d)과 소스 확산층(104)의 사이에 있어서 파괴가 생기는 일은 없다.When the potential (second potential) V ERS2 of the sector selection line SSL is, for example, 5 V, the potential difference (V ERS1 '- V ERS2 ) between the
P형 웰(74PS)의 전위(제3 전위) VERS3가 예를 들어 6 V로 설정되는 경우, 전압 완충 트랜지스터 BT의 소스 확산층(104)의 전위 VERS3′는, 예를 들어 5.5∼5.7 V 정도가 된다. 소스 확산층(104)의 전위 VERS3′가 P형 웰(74PS)의 전위 VERS3보다 낮아지는 것은, P형 웰(74PS)과 드레인 확산층(104)에 의해 형성되는 다이오드에 의해 전압 강하가 생기기 때문이다.When the potential (third potential) V ERS3 of the P-type well 74PS is set to, for example, 6 V, the potential V ERS3 'of the
P형 웰(74PB)의 전위는, 반도체 기판(20)의 전위와 동일하게 0 V(접지)이다. 전압 완충 트랜지스터 BT의 소스 확산층(104)과 P형 웰(74PB)의 전위차는, 예를 들어 5.5∼5.7 V 정도가 된다. 전압 완충 트랜지스터 BT의 소스 확산층(104)과 P형 웰(74PB) 사이의 내압은, 전술한 바와 같이 예를 들어 6 V 정도이기 때문에, 전압 완충 트랜지스터 BT의 소스 확산층(104)과 P형 웰(74PB)의 사이에 있어서 파괴가 생기는 일은 없다.The potential of the P-type well 74PB is 0 V (ground) as the potential of the
또한, 전압 완충 트랜지스터 BT의 게이트 BG의 전위(제4 전위) VERS4가 예를 들어 3 V인 경우, 전압 완충 트랜지스터 BT의 게이트 전극(34d)과 소스 확산층(104) 사이의 전위차는, 예를 들어 2.5∼2.7 V 정도가 된다. 전압 완충 트랜지스터 BT의 내압은, 전술한 바와 같이 예를 들어 3 V 정도이기 때문에, 전압 완충 트랜지스터 BT의 게이트 전극(34d)과 소스 확산층(104)의 사이에 있어서 파괴가 생기는 일은 없다.Further, when the potential (fourth potential) V ERS4 of the gate BG of the voltage buffer transistor BT is, for example, 3 V, the potential difference between the
열 디코더(12)에 이용되고 있는 제1 저전압 트랜지스터(111N)의 소스 확산층(104)의 전위는, 전압 완충 트랜지스터 BT의 게이트 전극(34d)의 전위보다 역치 전압만큼 낮은 전위 VERS4′가 된다. 전압 완충 트랜지스터 BT의 게이트 전극(34d)의 전위가 예를 들어 3 V이며, 전압 완충 트랜지스터 BT의 역치 전압이 예를 들어 0.4 V인 경우에는, 열 디코더(12)의 제1 저전압 트랜지스터(111N)의 소스 확산층(104)의 전위 VERS4′는 2.6 V가 된다. 열 디코더(12)에 이용되고 있는 제1 저전압 트랜지스터(111N)의 소스 확산층(104)과 P형 웰(74P) 사이의 내압은, 전술한 바와 같이 6 V 정도이기 때문에, 열 디코더(12)의 제1 저전압 트랜지스터(111N)에 있어서 파괴가 생기는 일은 없다.The potential of the
또한, 각부의 전위는 상기한 바에 한정되는 것은 아니다.The electric potential of each part is not limited to the above.
P형 웰(26)의 전위(제1 전위) VERS1와 P형 웰(74PS)의 전위(제3 전위) VERS3의 차가, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 내압보다 작아지도록 각각의 전위 VERS1, VERS3가 설정된다.The potential of the P-type well 26 (the first potential) V ERS1, and the potential of the P-type well (74PS) (third electric potential) difference between the V ERS3, sector select transistors, each of the electric potential is smaller than the breakdown voltage of the SST V ERS1, V ERS3 is set.
보다 엄밀하게는, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 소스 확산층(104)의 전위 VERS1′와 P형 웰(74PS)의 전위 VERS3 사이의 차가, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 내압보다 작아지도록 각각의 전위 VERS1, VERS3가 설정된다.More strictly speaking, a sector select transistor SST difference between the
또한, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 게이트 전극(34d)의 전위(제2 전위) VERS2와 P형 웰(26)의 전위(제1 전위) VERS1의 차가, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 내압보다 작아지도록 각각의 전위 VERS1, VERS2가 설정된다.The difference between the potential (second potential) V ERS2 of the
보다 엄밀하게는, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 게이트 전극(34d)의 전위 VERS2와 소스 확산층(104)의 전위 VERS1′의 차가, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 내압보다 작아지도록 각각의 전위 VERS1, VERS2가 설정된다.More strictly speaking, the sector select transistors SST of the potential V ERS1 of the gate electrode potential V ERS2 and the
또한, P형 웰(74PS)의 전위(제3 전위) VERS3가, 전압 완충 트랜지스터 BT의 내압보다 작아지도록 P형 웰(74PS)의 전위 VERS3가 설정된다.The potential V ERS3 of the P-type well 74PS is set so that the potential (third potential) V ERS3 of the P-type well 74PS becomes smaller than the breakdown voltage of the voltage buffer transistor BT.
보다 엄밀하게는, 전압 완충 트랜지스터 BT의 소스 확산층(104)의 전위 VERS3′와 P형 웰(74PB)의 전위의 차가, 전압 완충 트랜지스터 BT의 내압보다 작아지도록 제3 전위 VERS3가 설정된다.More precisely, the third potential V ERS3 is set such that the difference between the potential V ERS3 'of the
또한, 전압 완충 트랜지스터 BT의 게이트 전극(34d)의 전위(제4 전위) VERS4와 P형 웰(74PS)의 전위(제3 전위) VERS3의 차가, 전압 완충 트랜지스터 BT의 내압보다 작아지도록 각각의 전위 VERS3, VERS4가 설정된다.Further, the voltage buffer transistor electric potential of the gate electrode (34d) of the BT potential of the (fourth electric potential) V ERS4 and the P-type well (74PS) (third electric potential) difference between the V ERS3, is smaller than the voltage buffer transistor BT pressure, respectively The potentials V ERS3 and V ERS4 are set.
보다 엄밀하게는, 전압 완충 트랜지스터 BT의 게이트 전극(34d)의 전위 VERS4와 소스 확산층(104)의 전위 VERS3′와의 차가, 전압 완충 트랜지스터 BT의 내압보다 작아지도록 각각의 전위 VERS3, VERS4가 설정된다.More precise, the voltage buffer transistor potential of the potential V ERS4 and the
또한, 전압 완충 트랜지스터 BT의 게이트 전극(34d)의 전위(제4 전위) VERS4가, 열 디코더(12)의 저전압 트랜지스터(111N)의 내압보다 작아지도록 제4 전위 VERS4가 설정된다.The fourth potential V ERS4 is set so that the potential (fourth potential) V ERS4 of the
보다 엄밀하게는, 열 디코더(12)의 저전압 트랜지스터(111N)의 소스 확산층(104)의 전위 VERS4′와 P형 웰(74P)의 전위의 차가, 열 디코더(12)의 저전압 트랜지스터(111N)의 내압보다 작아지도록 제4 전위 VERS4가 설정된다.More precisely, the difference between the potential V ERS4 'of the
제1 전위 VERS1∼제4 전위 VERS4가 모두 플러스인 경우에는, 제2 전위 VERS2는 제1 전위 VERS1보다 낮게 설정되고, 제3 전위 VERS3도 제1 전위 VERS1보다 낮게 설정된다. 또한, 제4 전위 VERS4는 제3 전위 VERS3보다 낮게 설정된다.When both the first potential V ERS1 to the fourth potential V ERS4 are positive, the second potential V ERS2 is set to be lower than the first potential V ERS1 , and the third potential V ERS3 is also set to be lower than the first potential V ERS1 . Further, the fourth potential V ERS4 is set lower than the third potential V ERS3 .
이와 같이, 본 실시형태에서는, 전압 완충 트랜지스터 BT의 P형 웰(74PB)과 소스/드레인 확산층(104) 사이의 내압이 비교적 높기 때문에, 정보를 소거할 때에 P형 웰(74PB)에 바이어스 전압을 인가하는 것이 필요하지 않다. 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 소거할 때에는, 전압 완충 트랜지스터 BT의 게이트 전극(34d)에 바이어스 전압을 인가하면, 전압 완충 트랜지스터 BT에 있어서 파괴가 생기는 것을 방지할 수 있다. 본 실시형태와 같이, 전압 완충 트랜지스터가 형성되는 영역(11)을 트리플웰 구조로 하지 않아도 좋다.As described above, in this embodiment, since the breakdown voltage between the P-type well 74PB and the source /
또한, 여기서는, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 소거할 때에, 섹터 선택선 SSL의 전위 VERS2를 예를 들어 5 V로 하는 경우를 예로 설명했지만, 섹터 선택선 SSL의 전위를 플로팅으로 해도 좋다. 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 소거할 때에, 섹터 선택선 SSL의 전위를 플로팅으로 한 경우에도, 소거 시에 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST에 있어서 파괴가 생기는 것을 방지하는 것이 가능하다.In this example, the case where the potential V ERS2 of the sector select line SSL is set to, for example, 5 V at the time of erasing the information recorded in the memory cell transistor MT has been described as an example, but the potential of the sector select line SSL may be floating . It is possible to prevent the sector select transistor SST from being broken at the time of erasing even when the potential of the sector select line SSL is made floating when the information recorded in the memory cell transistor MT is erased.
[제4 실시형태][Fourth Embodiment]
제4 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치 및 그 판독 방법, 기록 방법, 소거 방법, 및 그 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 도 61 내지 도 65를 이용하여 설명한다. 도 1 내지 도 60에 나타내는 제1 내지 제3 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치 등과 동일한 구성 요소에는, 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략 또는 간결하게 한다.A nonvolatile semiconductor memory device, a reading method, a recording method, an erasing method, and a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 61 to 65. FIG. The same components as those of the nonvolatile semiconductor memory device or the like according to the first to third embodiments shown in Figs. 1 to 60 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.
(비휘발성 반도체 기억 장치)(Nonvolatile semiconductor memory device)
우선, 본 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치에 대해서 도 61 내지 도 63을 이용하여 설명한다. 도 61은, 본 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치를 나타내는 회로도이다. 도 62는, 본 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치를 나타내는 단면도이다.First, a nonvolatile semiconductor memory device according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 61 to 63. FIG. 61 is a circuit diagram showing a nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment. 62 is a cross-sectional view showing a nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment.
본 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치는, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST로서, 메모리 셀 트랜지스터 MT나 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST와 거의 동일한 트랜지스터가 이용되고 있는 것에 주된 특징이 있다.The nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment is mainly characterized in that a transistor substantially identical to the memory cell transistor MT or the sector select transistor SST is used as the sector select transistor SST.
도 61에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에서는, 전압 완충 트랜지스터 BT(도 27 참조), 웰(74PB)(도 27 참조), 제2 제어 회로(29)(도 27 참조) 및 제3 전압 인가 회로(19)(도 27 참조)는 설치되어 있지 않다.27), the second control circuit 29 (see FIG. 27), and the third voltage applying circuit 60 (see FIG. 27) (See Fig. 27) is not provided.
섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 드레인은, 전압 완충 트랜지스터 BT(도 27 참조)를 통하지 않고서, 메인 비트선 MBL에 의해, 열 디코더(12)에 접속되어 있다.The drain of the sector select transistor SST is connected to the
도 62에 나타내는 바와 같이, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST가 형성되는 영역(7)에는, N형 웰(N형의 확산층)(25)이 형성되어 있다. N형 웰(25) 내에는 P형 웰(72PS)이 형성되어 있다.As shown in FIG. 62, an N-type well (N-type diffusion layer) 25 is formed in a
P형 웰(72PS) 상에는 게이트 절연막(28c)을 개재하여 게이트 전극(30c)이 형성되어 있다.A
섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 게이트 절연막(28c)은, 메모리 셀 트랜지스터 MT의 터널 절연막(28a) 및 선택 트랜지스터 ST의 게이트 절연막(28b)과 동일한 절연막에 의해 형성되어 있다. 이 때문에, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 게이트 절연막(28c)의 막 두께는, 메모리 셀 트랜지스터 MT의 터널 절연막(28a)의 막 두께, 및 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 게이트 절연막(28b)의 막 두께와 동일하게 되어 있다.The
섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 게이트 전극(30c)은, 메모리 셀 트랜지스터 MT의 플로팅 게이트(30a) 및 선택 트랜지스터 ST의 셀렉트 게이트(30b)와 동일한 도전막(폴리실리콘막)에 의해 형성되어 있다. 이 때문에, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 게이트 전극(30c)의 두께는, 메모리 셀 트랜지스터 MT의 플로팅 게이트(30a)의 두께 및 선택 트랜지스터 ST의 셀렉트 게이트(30b)의 두께와 동일하게 되어 있다.The
섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 게이트 전극(30b) 상에는 절연막(32c)을 개재하여 폴리실리콘층(도전층)(34e)이 형성되어 있다. 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 절연막(32c)은, 메모리 셀 트랜지스터 MT의 절연막(32a) 및 선택 트랜지스터 ST의 절연막(32b)과 동일한 절연막에 의해 형성되어 있다. 이 때문에, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 절연막(32c)의 막 두께는, 메모리 셀 트랜지스터 MT의 절연막(32a)의 막 두께 및 선택 트랜지스터 ST의 절연막(32b)의 막 두께와 동일하게 되어 있다. 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 폴리실리콘막(34e)은, 메모리 셀 트랜지스터 MT의 컨트롤 게이트(34a) 및 선택 트랜지스터 ST의 폴리실리콘막(34b)과 동일한 도전막에 의해 형성되어 있다. 이 때문에, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 폴리실리콘막(34e)의 두께는, 메모리 셀 트랜지스터 MT의 컨트롤 게이트(34a)의 두께 및 선택 트랜지스터 ST의 폴리실리콘막(34b)의 두께와 동일하게 되어 있다.A polysilicon layer (conductive layer) 34e is formed on the
섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 게이트 전극(30b)의 양측의 반도체 기판(20) 내에는, N형의 불순물 확산층(36d)이 형성되어 있다. 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 소스/드레인 확산층(36d)은 선택 트랜지스터 ST 및 메모리 셀 트랜지스터 MT의 소스/드레인 확산층(36a∼36c)을 형성하는 것과 동시에 형성된 것이다.In the
이렇게 해서, 게이트 전극(30c)과 폴리실리콘막(34e)과 소스/드레인 확산층(104)을 갖는 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST가 P형 웰(72PS) 상에 형성되어 있다. 이와 같이, 본 실시형태에서는, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST로서, 메모리 셀 트랜지스터 MT나 선택 트랜지스터 ST와 거의 동일한 트랜지스터가 이용되고 있다. 다만, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 세부의 구조는, 메모리 셀 트랜지스터 MT나 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST와 반드시 동일하지는 않다.In this way, the sector select transistor SST having the
도 63은, 각각의 구성 요소에 사용되고 있는 트랜지스터의 종별, 트랜지스터의 내압 및 트랜지스터의 게이트 절연막의 막 두께를 나타내는 도면이다.63 is a diagram showing the type of the transistor used in each component, the breakdown voltage of the transistor, and the film thickness of the gate insulating film of the transistor.
도 63에 나타내는 바와 같이, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST로서는, 메모리 셀 트랜지스터 MT나 선택 트랜지스터 ST와 동일한 트랜지스터(P1Tr)가 이용되고 있다. 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 내압은, 예를 들어 8 V 정도이다. 즉, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 내압은, 메모리 셀 트랜지스터 MT나 선택 트랜지스터 ST와 동일하게, 비교적 높아지고 있다. 또한, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 게이트 절연막(28c)의 막 두께는, 예를 들어 8∼12 ㎚ 정도이다.As shown in Fig. 63, as the sector select transistor SST, the same transistor P1Tr as the memory cell transistor MT and the select transistor ST is used. The breakdown voltage of the sector select transistor SST is, for example, about 8V. In other words, the breakdown voltage of the sector select transistor SST is relatively high, like the memory cell transistor MT and the select transistor ST. The film thickness of the
열 디코더(12)에는, 정격 전압이 예를 들어 1.8 V인 제1 저전압 트랜지스터(1.8 VTr)(111N, 111P)(도 54 참조)가 이용되고 있다. 열 디코더(12)에 이용되고 있는 제1 저전압 트랜지스터(111N, 111P)의 내압은, 예를 들어 3 V 정도이다. 또한, 열 디코더(12)에 이용되고 있는 제1 저전압 트랜지스터(111N, 111P)의 게이트 절연막(79)의 막 두께는, 예를 들어 3 ㎚ 정도이다.As the
또한, 센스 앰프(13)에는, 정격 전압이 예를 들어 1.8 V인 제1 저전압 트랜지스터(1.8 VTr)(111N, 111P)가 이용되고 있다. 센스 앰프(13)에 이용되고 있는 저전압 트랜지스터(111N, 111P)의 내압은, 예를 들어 3 V 정도이다. 또한, 열 디코더(12)에 이용되고 있는 저전압 트랜지스터(111N, 111P)의 게이트 절연막(79)의 막 두께는, 예를 들어 3 ㎚ 정도이다.The
또한, 제1 행 디코더(14)에는, 정격 전압이 예를 들어 10 V인 고내압 트랜지스터(10 VTr)(110N, 110P)가 이용되고 있다. 제1 행 디코더(14)에 이용되고 있는 고내압 트랜지스터(110N, 110P)의 내압은, 예를 들어 12 V 정도이다. 또한, 제1 행 디코더(14)에 이용되고 있는 고내압 트랜지스터(110N, 110P)의 게이트 절연막(76)의 막 두께는, 예를 들어 16 ㎚ 정도이다.Also, as the
또한, 제2 행 디코더(16)에는, 정격 전압이 예를 들어 1.8 V인 제1 저전압 트랜지스터(1.8 VTr)(111N, 111P)가 이용되고 있다. 제2 행 디코더(16)에 이용되고 있는 저전압 트랜지스터(111N, 111P)의 내압은, 예를 들어 3 V 정도이다. 또한, 제2 행 디코더(16)에 이용되고 있는 저전압 트랜지스터(111N, 111P)의 게이트 절연막(79)의 막 두께는, 예를 들어 3 ㎚ 정도이다.The
또한, 제3 행 디코더(18)에는, 정격 전압이 예를 들어 10 V인 고내압 트랜지스터(10 VTr)(110N, 110P)가 이용되고 있다. 제3 행 디코더(18)에 이용되고 있는 고내압 트랜지스터(110N, 110P)의 내압은, 예를 들어 12 V 정도이다. 또한, 제3 행 디코더(18)에 이용되고 있는 고내압 트랜지스터(110N, 110P)의 게이트 절연막(76)의 막 두께는, 예를 들어 16 ㎚ 정도이다.The third high-voltage transistor 10 VTr (110 VT) 110 N, 110 P having a rated voltage of, for example, 10 V is used as the
제어 회로(23)에는, 정격 전압이 예를 들어 1.8 V인 저전압 트랜지스터(1.8 VTr)(111N, 111P)가 이용되고 있다. 제어 회로(23)에 이용되고 있는 저전압 트랜지스터(111N, 111P)의 내압은, 예를 들어 3 V 정도이다. 또한, 제어 회로(23)에 이용되고 있는 저전압 트랜지스터(111N, 111P)의 게이트 절연막(79)의 막 두께는, 예를 들어 3 ㎚ 정도이다.As the
제1 전압 인가 회로(15)에는, 정격 전압이 예를 들어 10 V인 고내압 트랜지스터(10 VTr)(110N, 110P)가 이용되고 있다. 제1 전압 인가 회로(15)에 이용되고 있는 고내압 트랜지스터(110N, 110P)의 내압은, 예를 들어 12 V 정도이다. 또한, 제1 전압 인가 회로(15)에 이용되고 있는 고내압 트랜지스터(110N, 110P)의 게이트 절연막(76)의 막 두께는, 예를 들어 16 ㎚ 정도이다.The first
제2 전압 인가 회로(17)에는, 정격 전압이 예를 들어 1.8 V인 제1 저전압 트랜지스터(1.8 VTr)(111N, 111P)가 이용되고 있다. 제2 전압 인가 회로(17)에 이용되고 있는 저전압 트랜지스터(111N, 111P)의 내압은, 예를 들어 3 V 정도이다. 또한, 제2 전압 인가 회로(17)에 이용되고 있는 저전압 트랜지스터(111N, 111P)의 게이트 절연막(79)의 막 두께는, 예를 들어 3 ㎚ 정도이다.As the second
(비휘발성 반도체 기억 장치의 동작)(Operation of nonvolatile semiconductor memory device)
다음에, 본 변형예에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 동작 방법을 도 64 및 도 65를 이용하여 설명한다. 도 64는, 본 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 판독 방법, 기록 방법 및 소거 방법을 나타내는 도면이다. 도 64에 있어서 F는 플로팅을 나타내고 있다.Next, an operation method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present modification will be described with reference to FIGS. 64 and 65. FIG. FIG. 64 is a diagram showing a reading method, a recording method, and an erasing method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment. In Fig. 64, F represents floating.
(판독 방법)(Reading method)
우선, 본 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 판독 방법에 관해서 도 64를 이용하여 설명한다.First, a reading method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
또한, 여기서는, 도 61에 있어서 파선 A로 둘러싸인 메모리 셀 MC와 파선 B로 둘러싸인 메모리 셀 MC에 기록된 정보를 판독하는 경우를 예로 설명한다.Here, the case of reading the information recorded in the memory cell MC surrounded by the broken line A and the memory cell MC surrounded by the broken line B in Fig. 61 will be described as an example.
메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 판독할 때에는, 각부의 전위를 이하와 같이 설정한다.When reading information recorded in the memory cell transistor MT, the potential of each part is set as follows.
즉, 선택해야 할 메모리 셀 MC에 접속된 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST에 접속되어 있는 섹터 선택선 SSL11의 전위를, 예를 들어 1.8 V로 한다. 한편, 선택된 섹터 선택선 SSL11 이외의 섹터 선택선 SSL12, SSL21, SSL22의 전위는 모두 0 V로 한다.That is, the potential of the sector selection line SSL11 connected to the sector select transistor SST connected to the memory cell MC to be selected is set to 1.8 V, for example. On the other hand, the potentials of the sector selection lines SSL12, SSL21, and SSL22 other than the selected sector selection line SSL11 are all 0V.
또한, 선택해야 할 메모리 셀 MC에 접속된 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST에 접속되어 있는 메인 비트선(비트선) MBL1, MBL2의 전위를, 예를 들어 0.5 V로 한다.The potentials of the main bit lines (bit lines) MBL1 and MBL2 connected to the sector select transistor SST connected to the memory cell MC to be selected are set to 0.5 V, for example.
또한, 제1 워드선 CG11, CG12, CG21, CG22의 전위는 항상 1.8 V로 한다.Also, the potentials of the first word lines CG11, CG12, CG21, and CG22 are always set to 1.8V.
또한, 선택해야 할 메모리 셀 MC에 접속된 제2 워드선 SG11의 전위를, 예를 들어 1.8 V로 한다. 한편, 선택된 제2 워드선 SG11 이외의 제2 워드선 SG12, SG21, SG22의 전위를 0 V로 한다.Further, the potential of the second word line SG11 connected to the memory cell MC to be selected is set to 1.8 V, for example. On the other hand, the potentials of the second word lines SG12, SG21, and SG22 other than the selected second word line SG11 are set to 0V.
P형 웰(26)의 전위 VB1은 모두 0 V로 한다. 또한, P형 웰(72PS)의 전위 VB2는 모두 0 V로 한다. 소스선 SL11, SL21의 전위는 모두 0 V로 한다.The potential V B1 of the P-
본 실시형태에 있어서도, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST로서 저전압 트랜지스터가 이용되고 있기 때문에, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 판독할 때에 충분히 큰 판독 전류가 얻어진다. 이 때문에, 본 실시형태에 따르면, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록되어 있는 정보를 고속으로 판정하는 것이 가능해지고, 나아가서는, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록되어 있는 정보를 고속으로 판독하는 것이 가능해진다.Also in this embodiment, since the low-voltage transistor is used as the sector select transistor SST, a sufficiently large read current is obtained when the information recorded in the memory cell transistor MT is read. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to determine the information recorded in the memory cell transistor MT at a high speed, and moreover, it becomes possible to read the information recorded in the memory cell transistor MT at a high speed.
(기록 방법)(Recording method)
다음에, 본 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 기록 방법에 대해서 도 64를 이용하여 설명한다.Next, a recording method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
또한, 여기서는, 도 61에 있어서 파선 A로 둘러싸인 메모리 셀 MC에 정보를 기록하는 경우를 예로 설명한다.Here, a case where information is recorded in the memory cell MC surrounded by the broken line A in FIG. 61 will be described as an example.
메모리 셀 트랜지스터 MT에 정보를 기록할 때에는, 각부의 전위를 이하와 같이 설정한다.When information is written in the memory cell transistor MT, the potential of each part is set as follows.
즉, 선택해야 할 메모리 셀 MC(메모리 셀 A)에 접속된 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST에 접속되어 있는 섹터 선택선 SSL11의 전위를, 예를 들어 1.8 V로 한다. 한편, 선택된 섹터 선택선 SSL11 이외의 섹터 선택선 SSL12, SSL21, SSL22의 전위는 모두 0 V로 한다.That is, the potential of the sector selection line SSL11 connected to the sector select transistor SST connected to the memory cell MC (memory cell A) to be selected is set to 1.8 V, for example. On the other hand, the potentials of the sector selection lines SSL12, SSL21, and SSL22 other than the selected sector selection line SSL11 are all 0V.
또한, 선택해야 할 메모리 셀 MC에 접속된 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST에 접속되어 있는 메인 비트선(비트선) MBL1의 전위를, 예를 들어 0 V로 한다. 한편, 선택된 메인 비트선 MBL1 이외의 메인 비트선 MBL2의 전위는 플로팅으로 한다.In addition, the potential of the main bit line (bit line) MBL1 connected to the sector select transistor SST connected to the memory cell MC to be selected is set to 0 V, for example. On the other hand, the potential of the main bit line MBL2 other than the selected main bit line MBL1 is made floating.
또한, 선택해야 할 메모리 셀 MC에 접속된 제1 워드선 CG11의 전위를, 예를 들어 9 V로 한다. 한편, 선택된 제1 워드선 CG11 이외의 제1 워드선 CG12, CG21, CG22의 전위를 0 V로 한다.Further, the potential of the first word line CG11 connected to the memory cell MC to be selected is set to 9 V, for example. On the other hand, the potentials of the first word lines CG12, CG21, and CG22 other than the selected first word line CG11 are set to 0V.
또한, 선택해야 할 메모리 셀 MC에 접속된 제2 워드선 SG11의 전위를, 예를 들어 2.5 V로 한다. 한편, 선택된 제2 워드선 SG11 이외의 제2 워드선 SG12, SG21, SG22의 전위를 0 V로 한다.Further, the potential of the second word line SG11 connected to the memory cell MC to be selected is set to 2.5 V, for example. On the other hand, the potentials of the second word lines SG12, SG21, and SG22 other than the selected second word line SG11 are set to 0V.
또한, 선택해야 할 메모리 셀 MC에 접속된 소스선 SL11의 전위를, 예를 들어 5.5 V로 한다. 한편, 선택된 소스선 SL11 이외의 소스선 SL21의 전위를 플로팅으로 한다.Further, the potential of the source line SL11 connected to the memory cell MC to be selected is set to 5.5 V, for example. On the other hand, the potential of the source line SL21 other than the selected source line SL11 is made floating.
P형 웰(26)의 전위 VB1은 모두 0 V로 한다. 또한, P형 웰(72PS)의 전위 VB2는 모두 0 V로 한다.The potential V B1 of the P-
각부의 전위를 상기한 바와 같이 설정하면, 메모리 셀 트랜지스터 MT의 소스 확산층(36a)과 드레인 확산층(36b)의 사이에 전자가 흐르고, 메모리 셀 트랜지스터 MT의 플로팅 게이트(30a) 내에 전자가 도입된다. 이에 따라, 메모리 셀 트랜지스터 MT의 플로팅 게이트(30a)에 전하가 축적되고, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 정보가 기록되게 된다.When the electric potential of each part is set as described above, electrons flow between the
(소거 방법)(Erase method)
다음에, 본 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 소거 방법을 도 64 및 도 65를 이용하여 설명한다. 도 65는 본 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 소거 방법을 나타내는 단면도이다.Next, a method of erasing the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 64 and 65. FIG. 65 is a cross-sectional view showing the erasing method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment.
메모리 셀 어레이에 기록된 정보의 소거는, 예를 들어 섹터 SCT 마다 행해진다. 여기서는, 제1 섹터 SCT1 내에 존재하는 복수의 메모리 셀 MC에 기록된 정보를 일괄하여 소거하는 경우를 예로 설명한다.Erasing of information recorded in the memory cell array is performed for each sector SCT, for example. Here, a case where the information recorded in the plurality of memory cells MC existing in the first sector SCT1 is collectively erased will be described as an example.
본 실시형태에서는, 이하와 같이 하여, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 소거한다.In the present embodiment, the information recorded in the memory cell transistor MT is erased as follows.
또한, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 소거할 때에는, 메인 비트선 MBL1, MBL2의 전위는 항상 플로팅으로 한다. 또한, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 소거할 때에는, 소스선 SL11, SL21의 전위는 항상 플로팅으로 한다. 또한, 반도체 기판(20)의 전위는 0 V(접지)로 한다. 또한, 선택 트랜지스터 ST의 게이트 SG11, SG12, SG21, SG22의 전위는 항상 플로팅으로 한다.When the information recorded in the memory cell transistor MT is erased, the potentials of the main bit lines MBL1 and MBL2 are always set to the floating state. When the information recorded in the memory cell transistor MT is erased, the potentials of the source lines SL11 and SL21 are always set to the floating state. The potential of the
메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 소거할 때에는, 우선 제2 전압 인가 회로(17)에 의해 P형 웰(72PS)의 전위 VB2를 제3 전위 VERS3로 설정한다. 여기서는 제3 전위 VERS3를, 예를 들어 1.8 V로 한다.To erase the information recorded in the memory cell transistor MT, the potential V B2 of the P-type well 72PS is first set to the third potential V ERS3 by the second
또한, 섹터 선택선 SSL11, SSL12, SSL21, SSL22의 전위를 제2 전위 VERS2로 설정한다. 여기서는, 제2 전위 VERS2를 예를 들어 1.8 V로 한다.Further, the potentials of the sector select lines SSL11, SSL12, SSL21, and SSL22 are set to the second potential V ERS2 . Here, the second potential V ERS2 is set to 1.8 V, for example.
다음에, 제1 전압 인가 회로(15)에 의해, P형 웰(26)의 전위 VB1를 제1 전위 VERS1로 설정한다. 여기서는, 제1 전위 VERS1를, 예를 들어 9 V로 한다.Next, the potential V B1 of the P-
다음에, 소거의 대상이 되는 제1 섹터 SCT1 내의 메모리 셀 MC에 접속된 제1 워드선 CG11, CG12의 전위를, 예를 들어 -9 V로 한다. 한편, 소거의 대상이 아닌 제2 섹터 SCT2 내의 메모리 셀 MC에 접속된 워드선 CG21, CG22의 전위를, 예를 들어 플로팅으로 한다.Next, the potentials of the first word lines CG11 and CG12 connected to the memory cells MC in the first sector SCT1 to be erased are set to -9 V, for example. On the other hand, the potentials of the word lines CG21 and CG22 connected to the memory cells MC in the second sector SCT2 that are not to be erased are made floating, for example.
제1 워드선 CG11, CG12의 전위를 예를 들어 -9 V로 설정하면, 메모리 셀 트랜지스터 MT의 플로팅 게이트(30a)로부터 전하가 방출된다. 이에 따라, 메모리 셀 트랜지스터 MT의 플로팅 게이트(30a)에 전하가 축적되어 있지 않은 상태가 되고, 메모리 셀 트랜지스터 MT의 정보가 소거되게 된다.When the potential of the first word lines CG11 and CG12 is set to, for example, -9 V, charges are discharged from the floating
전술한 바와 같이, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 소거할 때에는, P형 웰(26)의 전위(제1 전위) VERS1은 예를 들어 9 V로 설정된다. P형 웰(26)의 전위 VERS1가 9 V로 설정되는 경우, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 소스 확산층(104)의 전위 VERS1′는, 예를 들어 8.5∼8.7 V 정도가 된다. 소스 확산층(104)의 전위 VERS1′가 P형 웰(26)의 전위 VERS1보다 낮아지는 것은, P형 웰(26)과 드레인 확산층(36c)에 의해 형성되는 다이오드에 의해 전압 강하가 생기기 때문이다.As described above, when the information recorded in the memory cell transistor MT is erased, the potential (first potential) V ERS1 of the P-
P형 웰(72PS)의 전위(제3 전위) VERS3가 예를 들어 1.8 V인 경우, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 소스 확산층(104)과 P형 웰(72PS) 사이의 전위차(VERS1′-VERS3)는, 예를 들어 6.7∼6.9 V 정도가 된다. 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 내압은, 전술한 바와 같이 예를 들어 8 V 정도이기 때문에, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 P형 웰(72PS)과 소스 확산층(104)의 사이에 있어서 파괴가 생기는 일은 없다.When the potential (third potential) V ERS3 of the P-type well 72PS is, for example, 1.8 V, the potential difference V ERS1 '-V (V ERS1'V) between the
또한, 섹터 선택선 SSL의 전위(제2 전위) VERS2가 예를 들어 1.8 V인 경우, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 게이트 전극(34d)과 소스 확산층(104) 사이의 전위차(VERS1′-VERS2)는, 예를 들어 6.7∼6.9 V 정도가 된다. 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 내압은, 전술한 바와 같이 예를 들어 8 V 정도이기 때문에, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 게이트 전극(34d)과 소스 확산층(104)의 사이에 있어서 파괴가 생기는 일은 없다.When the potential (second potential) V ERS2 of the sector selection line SSL is, for example, 1.8 V, the potential difference (V ERS1 '-V ERS2 between the
P형 웰(72PS)의 전위(제3 전위) VERS3가 예를 들어 1.8 V로 설정되는 경우, 열 디코더(12)의 저전압 트랜지스터(111N)의 소스 확산층(104)의 전위 VERS3′는, 예를 들어 1.3∼1.5 V 정도가 된다. 열 디코더(12)의 저전압 트랜지스터(111N)의 소스 확산층(104)의 전위 VERS3′가 P형 웰(72PS)의 전위 VERS3보다 낮아지는 것은, P형 웰(72PS)과 드레인 확산층(104)에 의해 형성되는 다이오드에 의해 전압 강하가 생기기 때문이다.When the potential (third potential) V ERS3 of the P-type well 72PS is set to, for example, 1.8 V, the potential V ERS3 'of the
열 디코더(12)에 이용되고 있는 저전압 트랜지스터(111N)의 내압은, 전술한 바와 같이 3 V 정도이기 때문에, 열 디코더(12)의 제1 저전압 트랜지스터(111N)에 있어서 파괴가 생기는 일은 없다.Since the breakdown voltage of the
또한, 각부의 전위는 상기한 바에 한정되는 것은 아니다.The electric potential of each part is not limited to the above.
P형 웰(26)의 전위(제1 전위) VERS1와 P형 웰(72PS)의 전위(제3 전위) VERS3의 차가, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 내압보다 작아지도록 각각의 전위 VERS1, VERS3가 설정된다.The potential of the P-type well 26 (the first potential) V ERS1, and the potential of the P-type well (72PS) (third electric potential) difference between the V ERS3, sector select transistors, each of the electric potential is smaller than the breakdown voltage of the SST V ERS1, V ERS3 is set.
보다 엄밀하게는, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 소스 확산층(104)의 전위 VERS1′와 P형 웰(72PS)의 전위 VERS3 사이의 차가, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 내압보다 작아지도록 각각의 전위 VERS1, VERS3가 설정된다.More strictly speaking, a sector select transistor SST difference between the
또한, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 게이트 전극(30b)의 전위(제2 전위) VERS2와 P형 웰(26)의 전위(제1 전위) VERS1의 차가, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 내압보다 작아지도록 각각의 전위 VERS1, VERS2가 설정된다.The difference between the potential (second potential) V ERS2 of the
보다 엄밀하게는, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 게이트 전극(34d)의 전위 VERS2와 소스 확산층(104)의 전위 VERS1′의 차가, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 내압보다 작아지도록 각각의 전위 VERS1, VERS2가 설정된다.More strictly speaking, the sector select transistors SST of the potential V ERS1 of the gate electrode potential V ERS2 and the
또한, P형 웰(72PS)의 전위(제3 전위) VERS3가, 열 디코더(12)의 저전압 트랜지스터(111N)의 내압보다 작아지도록 제3 전위 VERS3가 설정된다.The third potential V ERS3 is set such that the potential (third potential) V ERS3 of the P-type well 72PS becomes smaller than the breakdown voltage of the
보다 엄밀하게는, 열 디코더(12)의 저전압 트랜지스터(111N)의 소스 확산층(104)의 전위 VERS3′와 P형 웰(72P)의 전위의 차가, 열 디코더(12)의 저전압 트랜지스터(111N)의 내압보다 작아지도록 제3 전위 VERS3가 설정된다.More precisely, the difference between the potential V ERS3 'of the
제1 전위 VERS1∼제3 전위 VERS3가 모두 플러스인 경우에는, 제2 전위 VERS2는 제1 전위 VERS1보다 낮게 설정되고, 제3 전위 VERS3도 제1 전위 VERS1보다 낮게 설정된다.When both the first potential V ERS1 to the third potential V ERS3 are positive, the second potential V ERS2 is set to be lower than the first potential V ERS1 , and the third potential V ERS3 is also set to be lower than the first potential V ERS1 .
이와 같이, 본 실시형태에서는, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST로서 메모리 셀 트랜지스터 MT나 선택 트랜지스터 ST와 동일한 트랜지스터가 이용되고 있기 때문에, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 내압이 비교적 높다. 이 때문에, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 기록된 정보를 소거할 때에, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 게이트 전극(30b) 및 P형 웰(72PS)에 비교적 낮은 전압을 인가한 경우라도, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST가 파괴되는 일은 없다. 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 게이트 전극(30b) 및 P형 웰(72PS)에 인가하는 전압을 비교적 낮게 설정할 수 있기 때문에, 전압 완충 트랜지스터 BT를 설치하는 일없이, 내압이 매우 낮은 트랜지스터(111N)를 열 디코더(12)에 이용하는 것이 가능해진다.As described above, in this embodiment, since the same transistors as the memory cell transistor MT and the selection transistor ST are used as the sector select transistor SST, the breakdown voltage of the sector select transistor SST is relatively high. Therefore, even when a relatively low voltage is applied to the
(비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법)(Manufacturing Method of Nonvolatile Semiconductor Memory Device)
다음에, 본 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 도 66 내지 도 78을 이용하여 설명한다. 도 66 내지 도 78은, 본 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도이다.Next, a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 66 to 78. FIG. 66 to 78 are sectional views showing the steps of a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment.
도 66의 (a), 도 67의 (a), 도 68의 (a), 도 69의 (a), 도 70의 (a), 도 71의 (a), 도 72의 (a), 도 73의 (a), 도 74의 (a), 도 75의 (a), 도 76의 (a) 및 도 77은, 메모리 셀 어레이 영역(2)을 나타내고 있다. 도 66의 (a), 도 67의 (a), 도 68의 (a), 도 69의 (a), 도 70의 (a), 도 71의 (a), 도 72의 (a), 도 73의 (a), 도 74의 (a), 도 75의 (a), 도 76의 (a) 및 도 77의 지면 좌측의 도면은, 도 29의 E-E'를 따라 취한 단면에 대응하고 있다. 도 66의 (a), 도 67의 (a), 도 68의 (a), 도 69의 (a), 도 70의 (a), 도 71의 (a), 도 72의 (a), 도 73의 (a), 도 74의 (a), 도 75의 (a), 도 76의 (a) 및 도 77의 지면 우측의 도면은, 도 29의 C-C'를 따라 취한 단면에 대응하고 있다.Figures 66 (a), 67 (a), 68 (a), 69 (a), 70 (a), 71 (a), 72 73 (a), 74 (a), 75 (a), 76 (a) and 77 show the memory
도 66의 (b), 도 67의 (b), 도 68의 (b), 도 69의 (b), 도 70의 (b), 도 71의 (b), 도 72의 (b), 도 73의 (b), 도 74의 (b), 도 75의 (b), 도 76의 (b) 및 도 78은, 주변 회로 영역(4)을 나타내고 있다. 도 66의 (b), 도 67의 (b), 도 68의 (b), 도 69의 (b), 도 70의 (b), 도 71의 (b), 도 72의 (b), 도 73의 (b), 도 74의 (b), 도 75의 (b), 도 76의 (b) 및 도 78의 지면 좌측은, 고내압 트랜지스터가 형성되는 영역(6)을 나타내고 있다. 고내압 트랜지스터가 형성되는 영역(6) 중의 지면 좌측은 고내압 N채널 트랜지스터가 형성되는 영역(6N)을 나타내고 있다. 고내압 N채널 트랜지스터가 형성되는 영역(6N)의 지면 우측은, 고내압 P채널 트랜지스터가 형성되는 영역(6P)을 나타내고 있다.Figures 66 (b), 67 (b), 68 (b), 69 (b), 70 (b), 71 (b), 72 73 (b), 74 (b), 75 (b), 76 (b) and 78 show the
고내압 P채널 트랜지스터가 형성되는 영역(6P)의 지면 우측은, 섹터 셀렉트 트랜지스터가 형성되는 영역(7)을 나타내고 있다.The right side of the
도 66의 (b), 도 67의 (b), 도 68의 (b), 도 69의 (b), 도 70의 (b), 도 71의 (b), 도 72의 (b), 도 73의 (b), 도 74의 (b), 도 75의 (b), 도 76의 (b) 및 도 78의 지면 우측은, 제1 저전압 트랜지스터가 형성되는 영역(8)을 나타내고 있다. 제1 저전압 트랜지스터가 형성되는 영역(8) 중의 지면 좌측은, 제1 저전압 N채널 트랜지스터가 형성되는 영역(8N)을 나타내고 있다. 저전압 트랜지스터가 형성되는 영역(8) 중의 지면 우측은, 제1 저전압 P채널 트랜지스터가 형성되는 영역(8P)을 나타내고 있다.Figures 66 (b), 67 (b), 68 (b), 69 (b), 70 (b), 71 (b), 72 73 (b), 74 (b), 75 (b), 76 (b) and 78 show the
우선, 반도체 기판(20)을 준비하는 공정부터 희생 산화막(69)을 성장하는 공정까지는, 도 10 내지 도 12를 이용하여 전술한 제1 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법과 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.First, the steps from the step of preparing the
다음에, 도 66에 나타내는 바와 같이, 메모리 셀 어레이 영역(2)에 N형의 도펀트 불순물을 깊게 주입함으로써, N형의 매립 확산층(24)을 형성한다. 또한, 고내압 N채널 트랜지스터가 형성되는 영역(6N)에도 N형의 도펀트 불순물을 깊게 주입함으로써, N형의 매립 확산층(25)을 형성한다. 또한, 섹터 셀렉트 트랜지스터가 형성되는 영역(7)에 N형의 도펀트 불순물을 깊게 주입함으로써, N형의 매립 확산층(25)을 형성한다. 또한, 메모리 셀 어레이 영역(2)에 매립 확산층(24)보다도 얕게 P형의 도펀트 불순물을 주입함으로써, P형의 웰(26)을 형성한다. 또한, 고내압 N채널 트랜지스터가 형성되는 영역(6N)에 매립 확산층(25)보다도 얕게 P형의 도펀트 불순물을 주입함으로써, P형의 웰(72P)을 형성한다. 또한, 섹터 셀렉트 트랜지스터가 형성되는 영역(7)에 매립 확산층(25)보다도 얕게 P형의 도펀트 불순물을 주입함으로써, P형의 웰(72PS)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 66, an N type buried
다음에, 고내압 N채널 트랜지스터가 형성되는 영역(6N)에, N형의 확산층(70)을 프레임형으로 형성한다. 이러한 프레임형의 확산층(70)은, 반도체 기판(20)의 표면으로부터 매립 확산층(25)의 주연부에 이르도록 형성한다. P형의 웰(72P)은 매립 확산층(25)과 확산층(70)에 의해 둘러싸인 상태가 된다.Next, in the
또한, 섹터 셀렉트 트랜지스터가 형성되는 영역(7)에도, N형의 확산층(70)을 프레임형으로 형성한다. 이러한 프레임형의 확산층(70)은, 반도체 기판(20)의 표면으로부터 매립 확산층(25)의 주연부에 이르도록 형성한다.In addition, the N-
또한, 도시하지 않지만, 메모리 셀 어레이 영역(2)의 P형의 웰(26)도, 매립 확산층(24)과 프레임형의 확산층(70)에 의해 둘러싸인 상태가 된다.Although not shown, the P-type well 26 of the memory
다음에, 고내압 P채널 트랜지스터가 형성되는 영역(6P)에, N형의 도펀트 불순물을 도입함으로써, N형의 웰(72N)을 형성한다.Next, an N-
다음에, 메모리 셀 어레이 영역(2)에 채널 도핑을 행한다(도시하지 않음).Next, channel doping is performed on the memory cell array region 2 (not shown).
다음에, 고내압 N채널 트랜지스터가 형성되는 영역(6N)과, 고내압 P채널 트랜지스터가 형성되는 영역(6P)에 채널 도핑을 행한다(도시하지 않음).Next, channel doping is performed on the
다음에, 섹터 셀렉트 트랜지스터가 형성되는 영역(7)에 채널 도핑을 행한다(도시하지 않음).Next, channel doping is performed on the
다음에, 반도체 기판(20)의 표면에 존재하는 희생 산화막(69)(도 13 참조)을 에칭 제거한다.Next, the sacrificial oxide film 69 (see FIG. 13) existing on the surface of the
다음에, 전면에, 열산화법에 의해, 막 두께 10 ㎚의 터널 절연막(28)을 형성한다.Next, a
다음에, 전면에, 예를 들어 CVD법에 의해, 막 두께 90 ㎚의 폴리실리콘막(30)을 형성한다. 이러한 폴리실리콘막(30)으로서는, 불순물이 도핑된 폴리실리콘막을 형성한다.Next, a
다음에, 도 67에 나타내는 바와 같이, 메모리 셀 어레이 영역(2)의 폴리실리콘막(30)을 패터닝하고, 주변 회로 영역(4)에 존재하는 폴리실리콘막(30)을 에칭 제거한다.67, the
다음에, 전면에, 실리콘 산화막과 실리콘 질화막과 실리콘 산화막을 순차 적층하여 이루어지는 절연막(ONO막)(32)을 형성한다. 이러한 절연막(32)은, 플로팅 게이트(30a)와 컨트롤 게이트(34a)를 절연하기 위한 것이다.Next, an insulating film (ONO film) 32 formed by sequentially laminating a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxide film on the entire surface is formed. This insulating
다음에, 제1 저전압 N채널 트랜지스터가 형성되는 영역(8N)에, P형의 도펀트 불순물을 도입함으로써, P형의 웰(74P)을 형성한다.Next, the P-
다음에, 제1 저전압 P채널 트랜지스터가 형성되는 영역(8P)에, N형의 도펀트 불순물을 도입함으로써, N형의 웰(74N)을 형성한다.Next, an N-
다음에, 도 68에 나타내는 바와 같이, 고내압 트랜지스터가 형성되는 영역(6) 및 제1 저전압 트랜지스터가 형성되는 영역(8)에 존재하는 절연막(ONO막)(32)을 에칭 제거한다. 메모리 셀 어레이 영역(2) 및 섹터 셀렉트 트랜지스터가 형성되는 영역(7)에는 절연막(32)이 잔존한다.Next, as shown in FIG. 68, the
다음에, 제1 저전압 N채널 트랜지스터가 형성되는 영역(8N)과, 제1 저전압 P채널 트랜지스터가 형성되는 영역(8P)에 채널 도핑을 행한다(도시하지 않음).Next, channel doping is performed on the
다음에, 전면에, 열산화법에 의해, 예를 들어 막 두께 15 ㎚의 게이트 절연막(76)을 형성한다(도 68 참조).Next, a
다음에, 웨트 에칭에 의해, 제1 저전압 트랜지스터가 형성되는 영역(8)의 게이트 절연막(76)을 제거한다.Next, the
다음에, 전면에, 열산화법에 의해, 예를 들어 막 두께 3 ㎚의 게이트 절연막(79)을 형성한다(도 69 참조). 이에 따라, 제1 저전압 트랜지스터가 형성되는 영역(8)에 있어서는, 예를 들어 막 두께 3 ㎚의 게이트 절연막(79)이 형성된다. 또한, 고내압 트랜지스터가 형성되는 영역(6)에 있어서는, 게이트 절연막(76)의 막 두께가 예를 들어 16 ㎚ 정도가 된다.Next, on the entire surface, a
다음에, 전면에, 예를 들어 CVD법에 의해, 예를 들어 막 두께 180 ㎚의 폴리실리콘막(34)을 형성한다.Next, a
다음에, 전면에, 반사 방지막(80)을 형성한다(도 70 참조).Next, an
다음에, 도 71에 나타내는 바와 같이, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 반사 방지막(80), 폴리실리콘막(34), 절연막(32) 및 폴리실리콘막(30)을 드라이 에칭한다. 이에 따라, 폴리실리콘으로 이루어지는 플로팅 게이트(30a)와, 폴리실리콘으로 이루어지는 컨트롤 게이트(34a)를 갖는 적층체가, 메모리 셀 어레이 영역(2) 내에 형성된다. 또한, 폴리실리콘으로 이루어지는 셀렉트 게이트(30b)와, 폴리실리콘막(34b)을 갖는 적층체가 메모리 셀 어레이 영역(2) 내에 형성된다. 또한, 폴리실리콘으로 이루어지는 게이트 전극(30c)과, 폴리실리콘막(34e)을 갖는 적층체가 섹터 셀렉트 트랜지스터가 형성되는 영역(7) 내에 형성된다.71, the
다음에, 배선(제1 금속 배선)(46)과 셀렉트 게이트(30b)를 접속해야 할 영역에 있어서 폴리실리콘막(34b)을 에칭 제거한다(도시하지 않음).Next, the
다음에, 열산화법에 의해, 플로팅 게이트(30a)의 측벽 부분, 컨트롤 게이트(34a)의 측벽 부분, 셀렉트 게이트(30b)의 측벽 부분 및 폴리실리콘막(34b)의 측벽 부분에 실리콘 산화막(도시하지 않음)을 형성한다.Next, a silicon oxide film (not shown) is formed on the sidewall portion of the floating
다음에, 전면에, 스핀코트법에 의해, 포토레지스트막(도시하지 않음)을 형성한다.Next, a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating.
다음에, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 메모리 셀 어레이 영역(2)을 노출하는 개구부(도시하지 않음) 및 섹터 셀렉트 트랜지스터가 형성되는 영역(7)을 노출하는 개구부(도시하지 않음)를 포토레지스트막에 형성한다.Next, an opening (not shown) exposing an opening (not shown) for exposing the memory
다음에, 포토레지스트막을 마스크로 하여, N형의 도펀트 불순물을 반도체 기판(20) 내에 도입한다. 이에 따라, 플로팅 게이트(30a)의 양측의 반도체 기판(20)내, 및 셀렉트 게이트(30b)의 양측의 반도체 기판(20) 내에, 불순물 확산층(36a∼36c)이 형성된다. 또한, 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 게이트 전극(30c)의 양측의 반도체 기판(20) 내에, 불순물 확산 영역(36d)이 형성된다. 이 후, 포토레지스트막을 박리한다.Next, an N-type dopant impurity is introduced into the
이렇게 해서, 도 72에 나타내는 바와 같이, 플로팅 게이트(30a)와 컨트롤 게이트(34a)와 소스/드레인 확산층(36a, 36b)을 갖는 메모리 셀 트랜지스터 MT가 형성된다. 또한, 셀렉트 게이트(30b)와 소스/드레인 확산층(36b, 36c)을 갖는 선택 트랜지스터 ST가 형성된다. 또한, 게이트 전극(30c)과 소스/드레인 확산층(36d)을 갖는 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST가 형성된다.72, the memory cell transistor MT having the floating
다음에, 도 73에 나타내는 바와 같이, 열산화법에 의해, 플로팅 게이트(30a)의 측벽 부분, 컨트롤 게이트(34a)의 측벽 부분, 셀렉트 게이트(30b)의 측벽 부분 및 폴리실리콘막(34b)의 측벽 부분에 실리콘 산화막(82)을 형성한다.73, the sidewall portion of the floating
다음에, 예를 들어 CVD법에 의해, 막 두께 50 ㎚의 실리콘 질화막(84)을 형성한다.Next, a
다음에, 드라이 에칭에 의해 실리콘 질화막(84)을 이방성 에칭함으로써, 실리콘 질화막으로 이루어지는 사이드월 절연막(84)을 형성한다. 이때, 반사 방지막(80)이 에칭 제거되게 된다.Next, the
다음에, 도 74에 나타내는 바와 같이, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 주변 회로 영역(4)의 폴리실리콘막(34)을 패터닝한다. 이에 따라, 고내압 트랜지스터가 형성되는 영역(6)에, 폴리실리콘막(34)으로 이루어지는 고내압 트랜지스터(110N, 110P)의 게이트 전극(34c)이 형성된다. 또한, 제1 저전압 트랜지스터가 형성되는 영역(8)에, 폴리실리콘(34)으로 이루어지는 제1 저전압 트랜지스터(111N, 111P)의 게이트 전극(34d)이 형성된다.Next, as shown in FIG. 74, the
다음에, 전면에, 스핀코트법에 의해, 포토레지스트막(도시하지 않음)을 형성한다.Next, a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating.
다음에, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 고내압 N채널 트랜지스터가 형성되는 영역(6N)을 노출하는 개구부(도시하지 않음)를 포토레지스트막에 형성한다.Next, an opening (not shown) exposing the
다음에, 포토레지스트막을 마스크로 하여, N형의 도펀트 불순물을 반도체 기판(20) 내에 도입한다. 이에 따라, 고내압 N채널 트랜지스터(110N)의 게이트 전극(34c)의 양측의 반도체 기판(20) 내에, N형의 저농도 확산층(86)이 형성된다. 이 후, 포토레지스트막을 박리한다.Next, an N-type dopant impurity is introduced into the
다음에, 전면에, 스핀코트법에 의해, 포토레지스트막(도시하지 않음)을 형성한다.Next, a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating.
다음에, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 고내압 P채널 트랜지스터가 형성되는 영역(6P)을 노출하는 개구부(도시하지 않음)를 포토레지스트막에 형성한다.Next, an opening (not shown) exposing the
다음에, 포토레지스트막을 마스크로 하여, P형의 도펀트 불순물을 반도체 기판(20) 내에 도입한다. 이에 따라, 고내압 P채널 트랜지스터(110P)의 게이트 전극(34c)의 양측의 반도체 기판(20) 내에, P형의 저농도 확산층(88)이 형성된다. 이 후, 포토레지스트막을 박리한다.Next, using the photoresist film as a mask, a P-type dopant impurity is introduced into the
다음에, 전면에, 스핀코트법에 의해, 포토레지스트막(도시하지 않음)을 형성한다.Next, a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating.
다음에, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 포토레지스트막에, 제1 저전압 N채널 트랜지스터가 형성되는 영역(8N)을 노출하는 개구부(도시하지 않음)를 형성한다.Next, an opening (not shown) exposing the
다음에, 포토레지스트막을 마스크로 하여, N형의 도펀트 불순물을 반도체 기판(20) 내에 도입한다. 이에 따라, 제1 저전압 N채널 트랜지스터(111N)의 게이트 전극(34d)의 양측의 반도체 기판(20) 내에 N형의 저농도 확산층(90)이 형성된다. 이 후, 포토레지스트막을 박리한다.Next, an N-type dopant impurity is introduced into the
다음에, 전면에, 스핀코트법에 의해, 포토레지스트막(도시하지 않음)을 형성한다.Next, a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating.
다음에, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 제1 저전압 P채널 트랜지스터가 형성되는 영역(8P)을 노출하는 개구부(도시하지 않음)를 포토레지스트막에 형성한다.Next, an opening (not shown) exposing the
다음에, 포토레지스트막을 마스크로 하여, P형의 도펀트 불순물을 반도체 기판(20) 내에 도입한다. 이에 따라, 제1 저전압 P채널 트랜지스터(111P)의 게이트 전극(34d)의 양측의 반도체 기판(20) 내에, P형의 저농도 확산층(92)이 형성된다. 이 후, 포토레지스트막을 박리한다.Next, using the photoresist film as a mask, a P-type dopant impurity is introduced into the
다음에, 예를 들어 CVD법에 의해, 막 두께 100 ㎚의 실리콘 산화막(93)을 형성한다.Next, a
다음에, 드라이 에칭에 의해, 실리콘 산화막(93)을 이방성 에칭한다. 이에 따라, 도 75에 나타내는 바와 같이, 플로팅 게이트(30a)와 컨트롤 게이트(34a)를 갖는 적층체의 측벽 부분에, 실리콘 산화막으로 이루어지는 사이드월 절연막(93)이 형성된다. 또한, 셀렉트 게이트(30b)와 폴리실리콘막(34b)을 갖는 적층체의 측벽 부분에, 실리콘 산화막으로 이루어지는 사이드월 절연막(93)이 형성된다. 또한, 게이트 전극(30c)과 폴리실리콘막(34e)을 갖는 적층체의 측벽 부분에, 실리콘 산화막으로 이루어지는 사이드월 절연막(93)이 형성된다. 또한, 게이트 전극(34c, 34d)의 측벽 부분에 실리콘 산화막으로 이루어지는 사이드월 절연막(93)이 형성된다.Next, the
다음에, 전면에, 스핀코트법에 의해, 포토레지스트막(도시하지 않음)을 형성한다.Next, a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating.
다음에, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 고내압 N채널 트랜지스터가 형성되는 영역(6N)을 노출하는 개구부(도시하지 않음)를 포토레지스트막에 형성한다.Next, an opening (not shown) exposing the
다음에, 포토레지스트막을 마스크로 하여, N형의 도펀트 불순물을 반도체 기판(20) 내에 도입한다. 이에 따라, 고내압 N채널 트랜지스터의 게이트 전극(34c)의 양측의 반도체 기판(20) 내에, N형의 고농도 확산층(94)이 형성된다. N형의 저농도 확산층(86)과 N형의 고농도 확산층(94)에 의해 LDD 구조의 N형의 소스/드레인 확산층(96)이 형성된다. 이렇게 해서, 게이트 전극(34c)과 소스/드레인 확산층(96)을 갖는 고내압 N채널 트랜지스터(110N)가 형성된다. 고내압 N채널 트랜지스터(110N)는 제1 행 디코더(14), 제3 행 디코더(18), 제1 전압 인가 회로(15) 등의 고전압 회로에 이용된다.Next, an N-type dopant impurity is introduced into the
이 후, 포토레지스트막을 박리한다.Thereafter, the photoresist film is peeled off.
다음에, 전면에, 스핀코트법에 의해, 포토레지스트막(도시하지 않음)을 형성한다.Next, a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating.
다음에, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 고내압 P채널 트랜지스터가 형성되는 영역(6P)을 노출하는 개구부(도시하지 않음)를 포토레지스트막에 형성한다.Next, an opening (not shown) exposing the
다음에, 포토레지스트막을 마스크로 하여, P형의 도펀트 불순물을 반도체 기판(20) 내에 도입한다. 이에 따라, 고내압 P채널 트랜지스터(110P)의 게이트 전극(34c)의 양측의 반도체 기판(20) 내에, P형의 고농도 확산층(98)이 형성된다. P형의 저농도 확산층(88)과 P형의 고농도 확산층(98)에 의해, LDD 구조의 P형의 소스/드레인 확산층(100)이 형성된다. 이렇게 해서, 게이트 전극(34c)과 소스/드레인 확산층(100)을 갖는 고내압 P채널 트랜지스터(110P)가 형성된다. 고내압 P채널 트랜지스터(110P)는, 제1 행 디코더(14), 제3 행 디코더(18), 제1 전압 인가 회로(15)등의 고전압 회로에 이용된다. 이 후, 포토레지스트막을 박리한다.Next, using the photoresist film as a mask, a P-type dopant impurity is introduced into the
다음에, 전면에, 스핀코트법에 의해, 포토레지스트막(도시하지 않음)을 형성한다.Next, a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating.
다음에, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 제1 저전압 N채널 트랜지스터가 형성되는 영역(8N)을 노출하는 개구부(도시하지 않음)를 포토레지스트막에 형성한다.Next, an opening (not shown) exposing the
다음에, 포토레지스트막을 마스크로 하여, N형의 도펀트 불순물을 반도체 기판(20) 내에 도입한다. 이에 따라, 제1 저전압 N채널 트랜지스터(111N)의 게이트 전극(34d)의 양측의 반도체 기판(20) 내에, N형의 고농도 확산층(102)이 형성된다. N형의 저농도 확산층(90)과 N형의 고농도 확산층(102)에 의해, LDD 구조의 N형의 소스/드레인 확산층(104)이 형성된다.Next, an N-type dopant impurity is introduced into the
이렇게 해서, 게이트 전극(34d)과 소스/드레인 확산층(104)을 갖는 제1 저전압 N채널 트랜지스터(111N)가 형성된다.Thus, the first low-voltage N-
제1 저전압 N채널 트랜지스터(111N)는 열 디코더(12), 제2 행 디코더(16), 제어 회로(23), 제2 전압 인가 회로(17), 센스 앰프(13) 등의 저전압 회로에 이용된다.The first low-voltage N-
이 후, 포토레지스트막을 박리한다.Thereafter, the photoresist film is peeled off.
다음에, 전면에, 스핀코트법에 의해, 포토레지스트막(도시하지 않음)을 형성한다.Next, a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating.
다음에, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 제1 저전압 P채널 트랜지스터가 형성되는 영역(8P)을 노출하는 개구부(도시하지 않음)를 포토레지스트막에 형성한다.Next, an opening (not shown) exposing the
다음에, 포토레지스트막을 마스크로 하여, P형의 도펀트 불순물을 반도체 기판(20) 내에 도입한다. 이에 따라, 제1 저전압 P채널 트랜지스터(111P)의 게이트 전극(34d)의 양측의 반도체 기판(20) 내에, P형의 고농도 확산층(106)이 형성된다. P형의 저농도 확산층(92)과 P형의 고농도 확산층(106)에 의해 LDD 구조의 P형의 소스/드레인 확산층(108)이 형성된다.Next, using the photoresist film as a mask, a P-type dopant impurity is introduced into the
이렇게 해서, 게이트 전극(34d)과 소스/드레인 확산층(108)을 갖는 제1 저전압 P채널 트랜지스터(111P)가 형성된다. 제1 저전압 P채널 트랜지스터(111P)는, 열 디코더(12), 제2 행 디코더(16), 제어 회로(23), 제2 전압 인가 회로(17), 센스 앰프(13) 등의 저전압 회로에 이용된다.Thus, the first low-voltage P-
이 후, 포토레지스트막을 박리한다.Thereafter, the photoresist film is peeled off.
다음에, 예를 들어 스퍼터링법에 의해, 전면에, 막 두께 10 ㎚의 코발트막을 형성한다.Next, a 10-nm-thick cobalt film is formed on the entire surface by, for example, sputtering.
다음에, 도 21을 이용하여 전술한 제1 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치와 동일하게 하여, 코발트 실리사이드막(38a∼38f)을 형성한다. 이 후, 미반응의 코발트막을 에칭 제거한다.Next,
선택 트랜지스터 ST의 드레인 확산층(36c) 상에 형성된 코발트 실리사이드막(38b)은 드레인 전극으로서 기능한다. 메모리 셀 트랜지스터 MT의 소스 확산층(36a) 상에 형성된 코발트 실리사이드막(38a)은 소스 전극으로서 기능한다. 섹터 셀렉트 트랜지스터 SST의 소스/드레인 확산층(36d) 상에 형성된 코발트 실리사이드막(38e)은 소스/드레인 전극으로서 기능한다.The
고내압 트랜지스터(110N, 110P)의 소스/드레인 확산층(96, 100) 상에 형성된 코발트 실리사이드막(38e)은 소스/드레인 전극으로서 기능한다. 제1 저전압 트랜지스터(111N, 111P)의 소스/드레인 확산층(104, 108) 상에 형성된 코발트 실리사이드막(38e)은 소스/드레인 전극으로서 기능한다(도 76 참조).The
다음에, 전면에, 예를 들어 CVD법에 의해, 막 두께 100 ㎚의 실리콘 질화막(114)을 형성한다. 실리콘 질화막(114)은 에칭 스토퍼로서 기능하는 것이다.Next, a
다음에, 전면에, CVD법에 의해, 막 두께 1.6 ㎛의 실리콘 산화막(116)을 형성한다. 이렇게 해서, 실리콘 질화막(114)과 실리콘 산화막(116)으로 이루어지는 층간 절연막(40)이 형성된다.Next, a
다음에, CMP법에 의해, 층간 절연막(40)의 표면을 평탄화한다.Next, the surface of the
다음에, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 소스/드레인 전극(38a, 38c)에 달하는 컨택트홀(42), 코발트 실리사이드막(38e)에 달하는 컨택트홀(42) 및 코발트 실리사이드막(38f)에 달하는 컨택트홀(42)을 형성한다.Next, a
다음에, 전면에, 스퍼터링법에 의해, Ti막과 TiN막으로 이루어지는 배리어층(도시하지 않음)을 형성한다.Next, a barrier layer (not shown) made of a Ti film and a TiN film is formed on the entire surface by sputtering.
다음에, 전면에, 예를 들어 CVD법에 의해, 막 두께 300 ㎚의 텅스텐막(44)을 형성한다.Next, a
다음에, CMP법에 의해, 층간 절연막(40)의 표면이 노출될 때까지 텅스텐막(44) 및 배리어막을 연마한다. 이렇게 해서, 컨택트홀(42) 내에, 예를 들어 텅스텐으로 이루어지는 도체 플러그(44)가 매립된다.Next, the
다음에, 예를 들어 스퍼터링법에 의해, 도체 플러그(44)가 매립된 층간 절연막(40) 상에, Ti막, TiN막, Al막, Ti막 및 TiN막을 순차 적층하여 이루어지는 적층막(46)을 형성한다.Next, a
다음에, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 적층막(46)을 패터닝한다. 이에 따라, 적층막으로 이루어지는 배선(제1 금속 배선층)(46)이 형성된다(도 77 및 도 78 참조).Next, the
이 후, 도 24 및 도 25를 이용하여 전술한 비휘발성 반도체 기억 장치의 제조 방법과 동일하게 하여, 다층 배선 구조가 형성된다.24 and 25, a multilayer wiring structure is formed in the same manner as in the above-described manufacturing method of the nonvolatile semiconductor memory device.
이렇게 해서 본 실시형태에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치가 제조된다.Thus, the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment is manufactured.
[변형 실시형태][Modified embodiment]
상기 실시형태에 한정되지 않고 여러 가지의 변형이 가능하다.The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible.
예를 들어, 제1 실시형태에서는, 메모리 셀 트랜지스터 MT에 의해 메모리 셀 MC이 형성되어 있는 경우를 예로 설명했지만, 제2 실시형태와 같이 메모리 셀 트랜지스터 MT와 선택 트랜지스터 ST에 의해 메모리 셀 MC이 형성되어 있어도 좋다.For example, in the first embodiment, the memory cell MC is formed by the memory cell transistor MT. However, as in the second embodiment, the memory cell MC is formed by the memory cell transistor MT and the selection transistor ST .
또한, 제2 내지 제4 실시형태에서는, 메모리 셀 트랜지스터 MT와 선택 트랜지스터 ST에 의해 메모리 셀 MC이 형성되어 있는 경우를 예로 설명했지만, 제1 실시형태와 같이 메모리 셀 트랜지스터 MT에 의해 메모리 셀 MC이 형성되어 있어도 좋다.In the second to fourth embodiments, the case where the memory cell MC is formed by the memory cell transistor MT and the selection transistor ST has been described as an example. However, as in the first embodiment, May be formed.
산업상의 이용가능성Industrial availability
본 발명에 따른 비휘발성 반도체 기억 장치 및 그 기록 방법은, 동작 속도가 빠른 비휘발성 반도체 기억 장치를 제공하는 데 유용하다.A nonvolatile semiconductor memory device and a method for recording the same according to the present invention are useful for providing a nonvolatile semiconductor memory device having a high operating speed.
2: 메모리 셀 어레이 영역 4: 주변 회로 영역
6: 고내압 트랜지스터가 형성되는 영역
6N: 고내압 N채널 트랜지스터가 형성되는 영역
6P: 고내압 P채널 트랜지스터가 형성되는 영역
7: 섹터 셀렉트 트랜지스터가 형성되는 영역
8: 저전압 트랜지스터가 형성되는 영역, 제1 저전압 트랜지스터가 형성되는 영역
8N: 저전압 N채널 트랜지스터가 형성되는 영역, 제1 저전압 N채널 트랜지스터가 형성되는 영역
8P: 저전압 P채널 트랜지스터가 형성되는 영역, 제1 저전압 P채널 트랜지스터가 형성되는 영역
9: 제2 저전압 트랜지스터가 형성되는 영역
9N: 제2 저전압 N채널 트랜지스터가 형성되는 영역
9P: 제2 저전압 P채널 트랜지스터가 형성되는 영역
11: 전압 완충 트랜지스터가 형성되는 영역
12: 열 디코더 13: 센스 앰프
14: 행 디코더, 제1 행 디코더 15: 제1 전압 인가 회로
16: 제2 행 디코더 17: 제2 전압 인가 회로
18: 제3 행 디코더 19: 제3 전압 인가 회로
20: 반도체 기판 21: 소자 영역
22: 소자 분리 영역 23: 제어 회로, 제1 제어 회로
24: N형 웰, N형의 확산층 25: N형 웰, N형의 확산층
26: P형 웰 27: 열 디코더가 형성되는 영역
28: 터널 절연막 28a: 터널 절연막
28b: 게이트 절연막 28c: 게이트 절연막
29: 제2 제어 회로 30: 폴리실리콘막
30a: 플로팅 게이트 30b: 셀렉트 게이트
30c: 게이트 전극 32: 절연막, ONO막
32a, 32b, 32c: 절연막 34: 폴리실리콘막
34a: 컨트롤 게이트 34b: 폴리실리콘막, 도전층
34c, 34d: 게이트 전극 34e: 폴리실리콘막, 도전층
36a: 불순물 확산층, 소스 확산층
36b: 불순물 확산층, 소스/드레인 확산층
36c: 불순물 확산층, 드레인 확산층
36d: 불순물 확산층, 소스/드레인 확산층
37: 사이드월 절연막 38a: 실리사이드층, 소스 전극
38b: 실리사이드층, 드레인 전극 38c, 38d: 실리사이드층
38e: 소스/드레인 전극 38f: 실리사이드층
40: 층간 절연막 42: 컨택트홀
44: 도체 플러그 46: 배선(제1 금속 배선층)
48: 층간 절연막 50: 컨택트홀
52: 도체 플러그 54: 배선(제2 금속 배선층)
56: 층간 절연막 58: 컨택트홀
60: 도체 플러그 62: 배선(제3 금속 배선층)
64: 열산화막 66: 실리콘 질화막
68: 홈 69: 희생 산화막
70: 매립 확산층 72P: P형 웰
72PS: P형 웰 72N: N형 웰
74P: P형 웰 74N: N형 웰
74PS: P형 웰 74PB: P형 웰
76: 게이트 절연막 78: 게이트 절연막
80: 반사 방지막 82: 실리콘 산화막
84: 실리콘 질화막, 사이드월 절연막 86: 저농도 확산층
88: 저농도 확산층 90, 90a: 저농도 확산층
92, 92a: 저농도 확산층
93: 실리콘 산화막, 사이드월 절연막
94: 고농도 확산층 96: 소스/드레인 확산층
98: 고농도 확산층 100: 소스/드레인 확산층
102: 고농도 확산층 104: 소스/드레인 확산층
106: 고농도 확산층 108: 소스/드레인 확산층
110N: 고내압 N채널 트랜지스터 110P: 고내압 P채널 트랜지스터
111N: 제1 저전압 N채널 트랜지스터
111P: 제1 저전압 P채널 트랜지스터
112N: 저전압 N채널 트랜지스터 112P: 저전압 P채널 트랜지스터
113N: 제2 저전압 N채널 트랜지스터
113P: 제2 저전압 P채널 트랜지스터
114: 실리콘 질화막 116: 실리콘 산화막
118: 실리콘 산화막 120: 실리콘 산화막
122: 실리콘 산화막 124: 실리콘 산화막
126: 실리콘 산화막 128: 실리콘 산화막
130: 층간 절연막 132: 컨택트홀
134: 도체 플러그 136: 배선(제4금속배선층)
138: 실리콘 산화막 140: 실리콘 산화막
142: 층간 절연막 143: 컨택트홀
144: 도체 플러그 145: 배선
146: 실리콘 산화막 148: 실리콘 질화막
202: 메모리 셀 어레이 영역
207: 셀터 셀렉트 트랜지스터가 형성되는 영역
212: 열 디코더 213: 센스 앰프
214: 행 디코더 215: 전압 인가 회로
217: 열 디코더가 형성되는 영역 220: 반도체 기판
222: 소자 분리 영역 223: 제어 회로
224: 매립 확산층, N형 웰 226: P형 웰
228a: 터널 절연막
236a, 236c: 소스/드레인 확산층
230a: 플로팅 게이트 232a: 절연막
234a: 컨트롤 게이트 234d: 게이트 전극
274P: P채널 276: 게이트 절연막
278: 게이트 절연막 304: 소스/드레인 확산층
312N: N채널 트랜지스터2: memory cell array region 4: peripheral circuit region
6: region where high breakdown voltage transistor is formed
6N: region where a high-breakdown-voltage N-channel transistor is formed
6P: region where the high breakdown voltage P-channel transistor is formed
7: region where the sector select transistor is formed
8: region where the low-voltage transistor is formed, region where the first low-voltage transistor is formed
8N: region where the low-voltage N-channel transistor is formed, region where the first low-voltage N-channel transistor is formed
8P: a region where the low-voltage P-channel transistor is formed, a region where the first low-voltage P-channel transistor is formed
9: region where the second low-voltage transistor is formed
9N: region where the second low-voltage N-channel transistor is formed
9P: region where the second low-voltage P-channel transistor is formed
11: region where the voltage buffering transistor is formed
12: Thermal decoder 13: Sense amplifier
14: a row decoder, a first row decoder 15: a first voltage application circuit
16: second row decoder 17: second voltage application circuit
18: third row decoder 19: third voltage applying circuit
20: semiconductor substrate 21: element region
22: element isolation region 23: control circuit, first control circuit
24: N-type well, N-type diffusion layer 25: N-type well, N-type diffusion layer
26: P-type well 27: region where a column decoder is formed
28:
28b:
29: second control circuit 30: polysilicon film
30a: floating
30c: gate electrode 32: insulating film, ONO film
32a, 32b, 32c: insulating film 34: polysilicon film
34a:
34c, 34d:
36a: impurity diffusion layer, source diffusion layer
36b: impurity diffusion layer, source / drain diffusion layer
36c: an impurity diffusion layer, a drain diffusion layer
36d: impurity diffusion layer, source / drain diffusion layer
37: side
38b: silicide layer,
38e: source /
40: interlayer insulating film 42: contact hole
44: conductor plug 46: wiring (first metal wiring layer)
48: interlayer insulating film 50: contact hole
52: conductor plug 54: wiring (second metal wiring layer)
56: interlayer insulating film 58: contact hole
60: conductor plug 62: wiring (third metal wiring layer)
64: thermal oxide film 66: silicon nitride film
68: groove 69: sacrificial oxide film
70: buried
72PS: P-
74P: P-
74PS: P-type well 74PB: P-type well
76: Gate insulating film 78: Gate insulating film
80: antireflection film 82: silicon oxide film
84: silicon nitride film, sidewall insulation film 86: low concentration diffusion layer
88: low
92, 92a: low concentration diffusion layer
93: a silicon oxide film, a sidewall insulation film
94: high concentration diffusion layer 96: source / drain diffusion layer
98: high concentration diffusion layer 100: source / drain diffusion layer
102: high concentration diffusion layer 104: source / drain diffusion layer
106: high concentration diffusion layer 108: source / drain diffusion layer
110N: High breakdown voltage N-
111N: first low voltage N-channel transistor
111P: first low-voltage P-channel transistor
112N: Low-voltage N-
113N: second low voltage N-channel transistor
113P: second low-voltage P-channel transistor
114: silicon nitride film 116: silicon oxide film
118: Silicon oxide film 120: Silicon oxide film
122: silicon oxide film 124: silicon oxide film
126: silicon oxide film 128: silicon oxide film
130: interlayer insulating film 132: contact hole
134: conductor plug 136: wiring (fourth metal wiring layer)
138: Silicon oxide film 140: Silicon oxide film
142: interlayer insulating film 143: contact hole
144: conductor plug 145: wiring
146: Silicon oxide film 148: Silicon nitride film
202: memory cell array region
207: region where the Selter Select transistor is formed
212: column decoder 213: sense amplifier
214: Row decoder 215: Voltage applying circuit
217: area where a column decoder is formed 220: semiconductor substrate
222: Element isolation region 223: Control circuit
224: buried diffusion layer, N-type well 226: P-type well
228a: tunnel insulating film
236a and 236c: source / drain diffusion layers
230a: floating
234a: control
274P: P channel 276: gate insulating film
278: gate insulating film 304: source / drain diffusion layer
312N: N-channel transistor
Claims (11)
메모리 셀 트랜지스터를 갖는 메모리 셀이 매트릭스형으로 복수 배열된 메모리 셀 어레이와,
동일한 열에 존재하는 복수의 상기 메모리 셀의 드레인측을 공통 접속하는 복수의 제1 비트선과,
동일한 행에 존재하는 복수의 상기 메모리 셀 트랜지스터의 컨트롤 게이트를 공통 접속하는 복수의 워드선과,
복수의 제2 비트선에 접속되어 상기 복수의 제2 비트선의 전위를 제어하는 열 디코더와,
상기 복수의 워드선에 접속되어 상기 복수의 워드선의 전위를 제어하는 행 디코더와,
상기 제1 비트선과 상기 제2 비트선의 사이에 각각 설치된 복수의 제1 트랜지스터로서, 상기 제1 트랜지스터의 소스가 상기 제1 비트선에 전기적으로 접속되고, 상기 제1 트랜지스터의 드레인이 상기 제2 비트선을 통하여 상기 열 디코더에 전기적으로 접속된 제1 트랜지스터와,
상기 복수의 제1 트랜지스터의 게이트의 전위를 제어하는 제1 제어부
를 포함하고,
상기 메모리 셀 트랜지스터는 제1 웰 상에 형성되어 있으며,
상기 제1 트랜지스터는 상기 제1 웰과 전기적으로 분리된 제2 웰 상에 형성되어 있고,
상기 제1 웰 및 상기 제2 웰은 상기 기판 내에 형성되고 상기 기판과 전기적으로 분리되어 있으며,
상기 제1 웰에 전압을 인가하는 제1 전압 인가부와,
상기 제2 웰에 전압을 인가하는 제2 전압 인가부를 더 포함하며,
상기 제1 트랜지스터의 게이트 절연막의 막 두께는, 상기 행 디코더 내에 설치되고 상기 워드선에 접속된 제2 트랜지스터의 게이트 절연막의 막 두께보다 얇은 것을 특징으로 하는 비휘발성 반도체 기억 장치.A substrate;
A memory cell array in which a plurality of memory cells having memory cell transistors are arranged in a matrix,
A plurality of first bit lines commonly connected to the drain sides of the plurality of memory cells existing in the same column,
A plurality of word lines which commonly connect the control gates of the plurality of memory cell transistors in the same row,
A column decoder connected to the plurality of second bit lines for controlling the potential of the plurality of second bit lines,
A row decoder connected to the plurality of word lines to control a potential of the plurality of word lines,
A plurality of first transistors each provided between the first bit line and the second bit line, the source of the first transistor being electrically connected to the first bit line, the drain of the first transistor being connected to the second bit A first transistor electrically connected to the column decoder through a line,
A first control unit for controlling a potential of a gate of the plurality of first transistors;
Lt; / RTI >
The memory cell transistor is formed on a first well,
The first transistor being formed on a second well electrically isolated from the first well,
Wherein the first well and the second well are formed in the substrate and are electrically separated from the substrate,
A first voltage application unit for applying a voltage to the first well,
And a second voltage application unit for applying a voltage to the second well,
Wherein the film thickness of the gate insulating film of the first transistor is thinner than the film thickness of the gate insulating film of the second transistor provided in the row decoder and connected to the word line.
상기 제3 웰에 제3 전압을 인가하는 제3 전압 인가부와,
상기 제3 트랜지스터의 게이트의 전위를 제어하는 제2 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 반도체 기억 장치.The semiconductor device according to claim 2, wherein the third transistor is formed on a third well electrically isolated from the first well and the second well,
A third voltage application unit for applying a third voltage to the third well,
And a second control unit for controlling a potential of a gate of the third transistor.
상기 제1 트랜지스터의 상기 게이트 절연막은, 상기 터널 절연막과 동일 절연막에 의해 형성되어 있고,
상기 제1 트랜지스터의 게이트 전극은, 상기 플로팅 게이트와 동일 도전막에 의해 형성되어 있으며,
상기 제1 트랜지스터는, 상기 게이트 전극 상에 제2 절연막을 개재하여 형성된 도전층을 더 포함하고,
상기 제1 트랜지스터의 상기 제2 절연막은, 상기 메모리 셀 트랜지스터의 상기 제1 절연막과 동일 절연막에 의해 형성되어 있으며,
상기 제1 트랜지스터의 상기 도전층은, 상기 메모리 셀 트랜지스터의 상기 컨트롤 게이트와 동일 도전막에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 비휘발성 반도체 기억 장치.The memory cell transistor according to any one of claims 1 to 4, wherein the memory cell transistor comprises: a floating gate formed on the first well via a tunnel insulating film; and a control gate formed on the floating gate via a first insulating film Lt; / RTI &
The gate insulating film of the first transistor is formed of the same insulating film as the tunnel insulating film,
The gate electrode of the first transistor is formed of the same conductive film as the floating gate,
The first transistor may further include a conductive layer formed on the gate electrode via a second insulating film,
The second insulating film of the first transistor is formed of the same insulating film as the first insulating film of the memory cell transistor,
Wherein the conductive layer of the first transistor is formed of the same conductive film as the control gate of the memory cell transistor.
상기 제1 트랜지스터는 상기 섹터를 선택하는 섹터 선택 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 비휘발성 반도체 기억 장치.The memory cell array according to any one of claims 1 to 4, wherein the memory cell array is divided into a plurality of sectors,
Wherein the first transistor is a sector selection transistor for selecting the sector.
상기 제1 웰을 제1 전위로 설정하고, 상기 제1 트랜지스터의 게이트 전극을 상기 제1 전위보다 낮은 제2 전위 또는 플로팅으로 설정하며, 상기 제2 웰을 상기 제1 전위보다 낮은 제3 전위로 설정하면서, 상기 메모리 셀에 기록된 정보를 소거하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 반도체 기억 장치의 소거 방법.A semiconductor memory device comprising: a substrate; a memory cell array in which a plurality of memory cells having memory cell transistors are arranged in a matrix; a plurality of first bit lines commonly connecting the drain sides of the plurality of memory cells in the same column; A plurality of word lines connected to the control gates of the plurality of memory cell transistors in common; a column decoder connected to the plurality of second bit lines for controlling the potential of the plurality of second bit lines; A plurality of first transistors each provided between the first bit line and the second bit line, the source of the first transistor being electrically connected to the first bit line And a drain of the first transistor is electrically connected to the column decoder through the second bit line, And a first control unit for controlling a potential of a gate of the plurality of first transistors, wherein the memory cell transistor is formed on a first well, and the first transistor is electrically isolated from the first well Wherein the first well and the second well are formed in the substrate and are electrically separated from the substrate, and the film thickness of the gate insulating film of the first transistor is set within the row decoder And the gate insulating film of the second transistor connected to the word line is thinner than the film thickness of the gate insulating film of the second transistor connected to the word line,
The first well is set to a first potential, the gate electrode of the first transistor is set to a second potential or floating lower than the first potential, and the second well is set to a third potential lower than the first potential And erasing the information recorded in the memory cell while setting the erasing period of the nonvolatile semiconductor memory device.
상기 제3 트랜지스터는, 상기 제1 웰 및 상기 제2 웰과 전기적으로 분리된 제3 웰 상에 형성되어 있으며,
상기 메모리 셀에 기록된 정보를 소거할 때에는, 상기 제3 트랜지스터의 게이트 전극을 상기 제3 전위보다 낮은 제4 전위로 설정하고, 상기 제3 웰을 상기 제3 전위보다 낮은 제5 전위로 설정하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 반도체 기억 장치의 소거 방법.11. The semiconductor device according to claim 10, further comprising: a third transistor provided between the first transistor and the column decoder, the source of the third transistor being electrically connected to the drain of the first transistor, And a third transistor electrically connected to the column decoder,
The third transistor is formed on a third well electrically isolated from the first well and the second well,
When erasing the information recorded in the memory cell, the gate electrode of the third transistor is set to a fourth potential lower than the third potential, and the third well is set to a fifth potential lower than the third potential And said erasing step of erasing said nonvolatile semiconductor memory device.
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